Lasersintern Für die Funktion konstruieren und additiv fertigen

Das Additive Manufacturing (AM) ermöglicht es,Bauteile mit bisher nicht erreichbaren Funktionalitäten und Freiheitsgraden herzustellen.

Anbieter zum Thema

SPN Schwaben Präzision Fritz Hopf GmbH

FAULHABER Antriebssysteme

BMF Boston Micro Fabrication

LayerWise N.V.

Heute werden innovative Lösungsansätze sowie die Umsetzung von Simulationsergebnissen durch die Limitierungen der subtraktiven Fertigungsmöglichkeiten deutlich eingeschränkt. Wirkliche Innovationssprünge sind so nur schwer zu erzielen.

Seit einigen Jahren ist Metall Additive Manufacturing als generatives Fertigungsverfahren die Technologie der Wahl, um neue Wege zu beschreiten. Der Begriff Additive Manufacturing (AM) beschreibt dabei die Familie der Generativen Fertigungsmethoden, die im Metallbereich als SLM (Selective Laser Melting) oder EBM (Electro Beam Melting) bezeichnet werden. Im Gegensatz zu subtraktiven Fertigungsverfahren ist beim AM Metallpulver die Basis. Dieses wird in dünnen 2D-Schichten mit Hilfe eines Lasers geschmolzen. Durch Aufeinanderstapeln dieser Schichten entsteht ein 3D-Körper, dessen Materialeigenschaften einem Halbzeug in nichts nachstehen. Im Fertigungsprozess wird jeder Raumpunkt mit dem Laser erreicht und dort kann entschieden werden, ob massives Material erzeugt wird oder nicht. Dies ermöglicht freie Formgebung, filigrane Strukturen, Hinterschnitte und Hohlräume – Einschränkungen durch die Zugänglichkeit für Werkzeuge oder die Geometrieabhängigkeit in der Gestaltung von Gussteilen entfallen.

Als Werkstoffe stehen heute Edelstähle, Werkzeugstähle, Supper Alloys wie z.B. Inconel 718, Titan und Titanlegierungen, Cobald-Crom-Stahl aber auch Wolfram und Tantal zur Verfügung. Diese Palette wird kontinuierlich erweitert. Aus dem Prozess heraus, ohne Nachbearbeitung, werden Genauigkeiten von +/-0,1 % bei einem Minimum von +/-50 µm, und in Serienanwendungen auch +/-30 µm erreicht. Die Oberflächen haben einen Ra von 4 µm bis 8 µm. Genauigkeit und Oberflächenqualität lassen sich durch Nachbearbeitungsprozesse noch verbessern. Grundsätzlich können an mit AM gefertigten Bauteilen alle Nachbearbeitungen durchgeführt werden, die auch bei Halbzeugen Anwendung finden.

Additive Fertigung als Dienstleistung

Layer Wise ist seit sechs Jahren als Fertigungs-Dienstleister im Bereich Metall Additive Manufacturing tätig. Gegründet als Spinoff der Universität Leuven, stehen Technologie und Prozessentwicklung für den AM-Prozess selber, die Qualifizierung neuer Materialien, Konstruktionsschulung und -unterstützung, Nachbearbeitung und Entwicklung von Prozessen für die Nachbearbeitung als Dienstleistung zur Verfügung. Dabei sind heute schon 90 % aller gefertigten Bauteile Serienbauteile, bei denen die Stückzahlen bereits einige 10.000 pro Jahr erreichen.

Ausgangspunkt ist immer ein 3D-Datensatz, der in verschiedenen Formaten vorliegen kann, eine 2D-Zeichnung zur Veranschaulichung der benötigten Toleranzen und Oberflächen ist obligatorisch. In den anschließenden Gesprächen mit Geschäftsführern, Konstrukteuren oder Prozessingenieuren werden alle weiteren Anforderungen aufgenommen, die vor allem bei nicht für AM konstruierten Bauteilen zu einer deutlichen Optimierung führen können. Der fertige 3D-Datensatz dient dann als Basis für die Maschinenprogrammierung.

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