Pionier des Laserschmelzens in Geburtstagsstimmung

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Concept Laser und das LaserCUSING werden 15 Jahre alt

Prototypendomäne: Jetzt sind wir in einer Phase, in der bestimmte Branchen in die massive industrielle Adaptation eintreten, während die Luft- und Raumfahrt einen kompletten Paradigmenwechsel vollzieht.“

Der 15. Jahrestag der Gründung von Concept Laser fällt in eine Zeit hohen Marktwachstums. Additive Manufacturing zählt nicht umsonst zu den Schlagworten der Industrie 4.0, in der Automatisierung und digitale Prozess- und Lieferantenketten im Fokus der Wertschöpfung stehen.

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Keimzelle im „Westentaschenformat“ – Ur-LaserCUSING-Anlage

Technologische Kompetenzen unter Beweis gestellt
15 Jahre Concept Laser bedeuten, 15 Jahre erfolgreiche Verfahrensentwicklung. So verfügt die Concept Laser GmbH verfügt über eine eigene Forschungs- und Entwicklungsabteilung mit über 60 Mitarbeitern. Darüber hinaus ist die Concept Laser GmbH Partner zahlreicher Forschungs- und Entwicklungskooperationen mit Universitäten, technisch-wissenschaftlichen Einrichtungen und Industrieunternehmen.
Die Concept Laser GmbH ist zudem Inhaberin von mehr als 50 erteilten Patenten. Das Unternehmen verfügt gegenwärtig über ca. 100 laufende Patentanmeldungen. Bei einem Großteil dieser Patentanmeldungen steht in Kürze die Erteilung eines Patents an. Die Zahl der durch das Unternehmen zum Patent angemeldeten Erfindungen steigt stetig. Dabei zählt insbesondere die In-situ-Prozessüberwachung zu den strategischen Technologiefeldern von Concept Laser, welche der Anlagenbauer ab 2016 um das QMmeltpool 3D zur dreidimensionalen Echtzeitüberwachung erweitert. Im Rahmen der Entwicklungstätigkeit zählen Validierung, Verfahrensfortentwicklung und Werkstoffzertifizierung zu den Schwerpunkten in Lichtenfels.

Highlights Concept Laser
Highlights der letzten 15 Jahre Concept Laser

Im Anfang liegt oft ein gewisser Zauber – Meilensteine in der Aufbauphase
Die bereits bestehende Kunststoff-Sintertechnologie führte zur Entwicklung des LaserCUSING Verfahrens im Jahr 1998. Was mit Kunststoffen möglich sei, müsste auch im Metallbereich funktionieren, so die Idee von Frank Herzog. Spannungen im Bauteil und nicht vollständig aufgeschmolzenes Metallpulver stellten zu Beginn die größten Hürden dar. Abhilfe schaffte zum einen die Entwicklung der sog. stochastischen Belichtung durch Frank Herzog, welche ein Jahr später zum Patent angemeldet wurde. Dabei erfolgt eine stochastische Ansteuerung der Slice-Segmente (auch „Islands“ genannt), die sukzessive abgearbeitet werden. Das patentierte Verfahren sorgt für eine signifikante Reduktion von Spannungen bei der Herstellung von sehr großen Bauteilen. Der zweite Meilenstein war der Einsatz eines Festkörperlasers, der das Bauteil auf ein zehntel Millimeter komplett aufschmolz und somit dichte Bauteile erzeugte. Die anfängliche Vision mündete im Jahr 2000 in die Gründung der Concept Laser GmbH durch Kerstin und Frank Herzog. Im Jahr 2001 stellte das Unternehmen auf der Euromold in Frankfurt seine Prototypenmaschine M3 linear öffentlich vor. Ab 200

Die M3 linear, der weltweit erste industrielle 3D-Metalldrucker, vorgestellt erstmalig auf der Euromold 2001
Die M3 linear, der weltweit erste industrielle 3D-Metalldrucker, vorgestellt erstmalig auf der Euromold 2001

2 lieferte Concept Laser die weltweit ersten 3D-Metalldruckanlagen aus. Ergänzt wurde die Geschäftsführung ab diesem Zeitpunkt durch Oliver Edelmann, der als späterer Gesellschafter professionelle Vertriebs- und Marketingstrukturen aufbaute, und bis heute dieses Ressort leitet. Im Jahr 2002 entwickelte Concept Laser zudem die Hybridbauweise, also die Kombination von Zerspanung und additiver Fertigung in einem Bauteil. Damit können Werkzeugeinsätze und andere Bauteile wirtschaftlich hergestellt werden: „Einfache“ Konturen werden dabei konventionell zerspant, komplexe Bauteilbereiche werden gedruckt. Im Jahre 2005 folgte die Entwicklung der Parallel- und Oberflächenkühlung.

Bereits im Jahre 2004 wagte sich der Anlagenbauer an etwas Neues. Die Verarbeitung reaktiver Werkstoffe, wie Titan oder Aluminium. Basis dieser Werkstoffausweitung war dann 2007 das neue Modell M2 cusing, eine Anlage im mittleren Bauraumsegment (250x250x280mm3), die noch heute zu den Klassikern und Dauerbrennern der Lichtenfelser zählt. Im Jahr 2009 folgte das erste QM-System zur Überwachung des Bauprozesses. Im Jahr darauf stellte Concept Laser QMmeltpool vor, ein Qualitätsmodul, mit dem Fläche und Intensität des Schmelzpools überwacht werden können. Im selben Jahr wurde das Modell Mlab cusing im Markt eingeführt. Dieses Modell erweiterte das Bauraumvolumen nach unten (50×50, 70×70, 90×90, z=80mm3). Die Domänen der Mlab cusing sind die Herstellung von Uhrenteilen, Schmuck oder auch Zahnersatz. Das Einsteigermodell veränderte z. B. die Geschäftsmodelle von Zahnlabors und war ein wichtiger Beitrag, um von einer handwerklichen Fertigung auf eine automatisierte Massenfertigung in einem Druckzentrum umzusteigen. 2011 folgte QMcoating zur Überwachung und Regelung des Beschichtungsprozesses. Ab diesem Jahr lag das jährliche Wachstum bereits zwischen 30 und 50 %. Insgesamt lässt sich festhalten, dass die intensiven Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der Concept Laser GmbH ca. alle 3 Jahre zu einer neuen Innovation führten.

X line 2000R, eine Anlage, die den größten Bauraum weltweit (800x400x500mm3) mit der stärksten Laserleistung (2x1.000W) kombiniert
X line 2000R, eine Anlage, die den größten Bauraum weltweit (800x400x500mm3) mit der stärksten Laserleistung (2×1.000W) kombiniert

Meilensteine in der aktuellen Expansionsphase des Unternehmens
Zwischenzeitlich, im Jahre 2012, gelang Concept Laser ein großer Wurf: Vorgestellt wurde die damals größte Laserschmelzanlage der Welt (630x400x500mm3), welche mit und für die Daimler AG entwickelt wurde. Die Aufbaugeschwindigkeiten, der bisher üblichen 400W-Laser, konnten so signifikant erhöht werden. Das Herzstück der X line 1000R besteht aus einem Hochleistungslaser im 1-Kilowatt-Bereich, der eine Produktivitätssteigerung bis zum Faktor 10 gegenüber marktüblichen Laserschmelzanlagen ermöglichte. Darüber hinaus verfügt die X line 1000R über einen Drehmechanismus zum wechselseitigen Einsatz von zwei Baumodulen, sodass eine durchgängige Produktion ohne Stillstandszeiten im Parallelbetrieb möglich wird. Das Aufrüsten bzw. Abrüsten kann im zweiten Bauraummodul auf der gegenüberliegenden Maschinenseite parallel zum Bauprozess erfolgen. Die X line 1000R wird vor allem von der Automobilindustrie und in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Das Großmaschinensegment war ab diesem Zeitpunkt der Wachstumstreiber Nr. 1 des Unternehmens und ist es bis heute. So wuchs 2014 das Unternehmen mit überdurchschnittlichen 75%. Im gleichen Jahr wurde damit begonnen, Anlagen mit der Multilaser-Technologie auszustatten, also 2x200W, 2x400W, in Form der neuen M2 cusing, oder 2×1.000W. Letztere Kombination mündete in der Entwicklung der X line 2000R, einer Anlage, die den größten Bauraum weltweit (800x400x500mm3) mit der stärksten Laserleistung (2×1.000W) kombiniert. 2015 zeigte Concept Laser zudem als Premiere das 3D-Mapping in Echtzeit. QMmeltpool 3D wird ab 2016 verfügbar sein – ein entscheidender Schritt zur Qualitätsverbesserung. Doch auch die Produktivitätssteigerung ist ein wichtiger Aspekt der laufenden Entwicklungsprojekte, so dass in absehbarer Zeit mit vier Laserquellen in einer Anlage zu rechnen ist.

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In-situ-Überwachung des Schmelzbades mit QMmeltpool 3D: Eine Photodiode und eine Kamera überwachen koaxial durch die Optik des Lasers positionsgenau das Schmelzbad hinsichtlich Fläche und Intensität

Weltweite Präsenz
Immerhin über 400 Laserschmelzanlagen von Concept Laser arbeiten heute weltweit. Ende des Jahres 2014 standen in Europa 259 Anlagen, 62 Anlagen in Amerika, 76 Anlagen in Asien und 4 Anlagen in Afrika und Australien. Betrachtet man die Maschinenverkäufe der vergangenen Jahre, so ist Concept Laser zweifelsohne eine der führenden Unternehmen weltweit, wenn es um das Verfahren des pulverbettbasierten Laserschmelzens geht.
Da vor allem Amerika – neben Europa – stark an Bedeutung gewann, gründete Concept Laser im Jahre 2014 eine Niederlassung in Grapevine, Texas, USA, welche nun schon mehr als 10 Mitarbeiter umfasst.

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