Fraunhofer Heizung für Laserstrahlschmelzen verringert Verzug

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Laserstrahlschmelzverfahren kann Kunststoff, Metalle oder Keramik verarbeiten, das Verfahren ist aber stark abhängig von der Geometrie des Bauteils. Durch eine neue Technologie des Fraunhofer Instituts für Lasertechnik (ILT) mit Sitz in Aachen, Deutschland und Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Technologie Optischer Systeme TOS der Universität RWTH Aachen, ist es nun möglich, den Verzug von Bauteilen zu verringern. Durch eine gleichmäßigere Wärme im Bauteil, entstehen weniger Spannungen im Bauteil.

Die formnext ist eine Messe in Frankfurt am Main, Deutschland für additive Verfahren, sie erfreut sich an stätig wachsendem Interesse. Über 500 Unternehmen nehmen 2018 an dieser Messe Teil, auch die ILT ist teil davon. Auf der Messe wird das erste Mal die neu entwickelte VCSEL Heizung für Laserstrahlschmelzen vorgestellt.

Neue Werkstoffkombinationen

Mit Hilfe von Infrarot LEDs wird der Bauraum von oben beheizt. Normalerweise gibt es nur eine Heizung des kompletten Bauraums, dadurch entstehen große Temperaturunterschiede. Im Fokus des Laserstrahles herrscht eine Temperatur, welche leicht über der Schmelztemperatur ist. Der Rest des Bauteils kühlt schnell ab, vor allem bei großen und dünnen Modellen kann der Verzug enorm sein. Das Fraunhofer verwendet 6 vertikal eingebaute LED-Einheiten, mit jeweils 400W Leistung, damit wird das Bauteil von oben zusätzlich erhitzt. Die LEDs erzeugen Temperaturen von bis zu 900 °C auf dem Bauteil. Solche Materialien werden zum Beispiel in Turboladern eingesetzt, um den enormen Temperaturen standzuhalten.

Durch die neue Technologie können Bauteile gedruckt werden, welche bis dato nicht möglich waren, zum Beispiel Titanaluminium. Die einzelnen Heizungseinheiten können unabhängig von einander geschaltet werden, wodurch die Spannungen besser geregelt werden können. Eine Infrarotkamera hilft dabei die Temperatur konstant zu halten und steuert ebenfalls die Heizung. Für erste Tests wurde das  Inconel® 718 Pulver verwendet, bei dem eine konstante Temperatur von 500 °C gehalten werden muss.

Das Fraunhofer Institut arbeitete im Rahmen des Forschungscampus Digital Photonic Production DPP des Bundesministeriums für Bildung und Forschung zusammen mit Philips Photonics, um die Heizung zu entwickeln und verbessern.

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