Schnellerer und günstigerer 3D-Druck mit neuer Lasertechnologie

Wissenschaftler der University of Sheffield in Großbritannien haben ein 3D-Druck-Verfahren basierend auf einem energieeffizienten Diodenlaser entwickelt. Die Technologie könnte zu schnelleren und günstigeren 3D-Druck-Verfahren mittels Laser führen.

Pulverbasierte Laserschmelz-Systeme kommen vermehrt in Sektoren wie der Raum- und Luftfahrt sowie der Automobilbranche zur Herstellung von Metall- und Plastikbauteilen zum Einsatz. Bei diesen Verfahren werden Spiegel eingesetzt, über die ein einziger Laserstrahl gesteuert wird. Somit ist das Verfahren in seiner Geschwindigkeit eingeschränkt. Bei dem von den Forschern entwickelten Diode Area Melting (DAM) Prozess kann hingegen ein großer Bereich einer Pulverschicht durch eine Reihe von individuellen Laserdioden geschmolzen werden. Diese Laserstrahlen können ein- und ausgeschaltet werden, während sie sich über das Pulverbett bewegen. Die Technologie soll nicht nur schneller gegenüber anderen Laserverfahren, sondern auch energieeffizienter sein.

“Unsere Forschung stellt die traditionelle Überzeugung der Industrie, dass Lasermodule mit niedrigerer Energie nicht genug Schmelzleistung aufgrund der geringen Energie und schlechter Strahlqualität erreichen können, in Frage,” sagt Dr. Kristian Groom vom Institut für Elektronik und elektrische Energietechnik.

Laut Groom war der ausschlaggebende Punkt die Verwendung einer Laseranordnung mit kürzerer Wellenlänge (808nm), bei der gebündelte und fokussierte Strahlen Schmelzpunkte über 1400°C innerhalb einiger Millisekunden erreichten. So konnten völlig dichte Teile aus Edelstahl 17-4 hergestellt werden.

Dr. Groom hat das DAM-Verfahren zusammen mit Dr. Kamran Mumtaz vom Institut für Maschinentechnik entwickelt. Zusammen möchten sie die Forschung hinsichtlich Interaktion von Lasern vertiefen und fortführend das System vergrößern und auf Kunststoffe ausweiten. Das Team glaubt es wäre möglich wellenlänge-abhängige Verfahren für eine breite Palette an Materialien in einer Maschine zu kombinieren.

Die Ergebnisse der Forschung wurde in dem Paper mit dem Titel “Laser diode area melting for high speed additive manufacturing of metallic components” veröffentlicht.