Fraunhofer ILT präsentiert SLM-System mit großem Bauraum auf Formnext

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Wissenschaftler des Fraunhofer Instituts für Lasertechnik (ILT) haben den Prozess des Selektiven Laserstrahlschmelzens weiterentwickelt und stellen nun einen SLM-Drucker mit einem verfügbaren Bauraum von 1000 x 800 x 500 mm vor. Mit der neuen Laboranlage lassen sich große Metallbauteile in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie oder im Werkzeug- und Formenbau schnell und prozesssicher fertigen.

Der Bauraum des in Aachen entwickelten 3D-Druckers mit SLM-Technologie ist wesentlich größer als der von bisherigen kommerziell verfügbaren Systemen dieser Art, was die Produktivität dieses Verfahrens deutlich erhöht und es somit fit für die Serienfertigung macht. Ziel des Forscherteams war es zu zeigen, dass auch große SLM-Anlagen realisierbar sind.

„Im Fokus der Entwicklungen stehen neue Strategien zur Belichtung und zur Schutzgasströmung,“ erklärt Christian Tenbrock, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Gruppe Rapid Manufacturing.

Da Lösungen für Schutzgasabsaugung die bislang entwickelt wurden bei einem großen Bauraum nicht mehr effektiv sind, hat das Expertenteam des ILT auf kleine, verfahrbare Bearbeitungsköpfe mit einem lokalen Schutzgasführungssystem gesetzt. Dieses garantiert einen gleichbleibenden Strom an Schutzgas an jeder Bearbeitungsstelle für Bauräume jeder Größe.

Anstelle des verbreiteten Scannersystems mit Spiegeln, über dieses der Laserstrahl geführt wird, haben die Wissenschaftler einen mit Linearachsen bewegten Bearbeitungskopf mit mehreren individuell steuerbaren Diodenlasern entwickelt. Durch diese sogenannte Multispot-Bearbeitung kann die Druckrate der Anlage durch Erhöhen der Anzahl der Strahlquellen kosteneffizient gesteigert werden. Durch größere Verfahrwege des Achssystems kann zudem eine Vergrößerung des Bauraums erzielt werden, ohne dass eine Änderung des optischen Systems notwendig ist. Laut Tenbrock sollen jedoch weiterhin beide Ansätze verfolgt werden, da beide Optiksysteme Vor- und Nachteile besitzen.

„Wir hoffen darauf, dass mit dem Anlagenkonzept der Durchbruch für dieses Verfahren in der Serienproduktion gelingt“, fügt Tenbrock hinzu.

Mit der Forschungsarbeit des ILT wurden also Grundlagen für Anlagenbauer geschaffen. Den großen Vorteil des neuen Konzepts sieht man in der einfachen Skalierbarkeit der SLM-Anlagen, wie Tenbrock erklärt:

„Wir schaffen einfach zu kontrollierende und konstante Prozessbedingungen und verbessern so die Prozessrobustheit.“

Neben der Technik für die Anlage entwickelt das Fraunhofer ILT auch Parameter für eine effiziente Prozessführung. Langfristiges Ziel der Entwicklung ist nicht nur das Erschließen neuer Anwendungen für SLM, sondern auch die Auseinandersetzung mit Herausforderungen wie Bauteileigenspannungen- und -verzug.

Wissenschaftler des ILT werden auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand F50 in der Halle 3.0 Prozessvideos zum neuen Verfahren präsentieren.