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Eine neuartige, leistungsstarke Variante des Laserauftragsschweißens: NMB erweitert seine Anlagentechnik für die Additive Fertigung mit Metallen

Mit dem Boom der Additiven Fertigung steigt auch das Interesse an neuen, leistungsstarken und kostengünstigen Verfahrensalternativen. Die Neue Materialien Bayreuth GmbH hat eine metalldrahtbasierte Anlage in Betrieb genommen, die einen effizienten und kostengünstigen Bauteilaufbau ermöglicht.

Foto: NMB

 

Im Vergleich zur kunststoffadditiven Fertigung sind Serienanwendungen von metallbasierter Additiver Fertigung weniger verbreitet. Die Gründe hierfür liegen bei den hohen Kosten des üblicherweise als Ausgangsmaterial eingesetzten Metallpulvers und den realisierbaren Aufbauraten.

Das drahtbasierte Laserauftragsschweißen bietet eine Verfahrensalternative zur pulveradditiven Fertigung; im Unterschied zu dieser kommen kostengünstigere Metalldrähte als Ausgangsmaterial für den Schichtaufbau zum Einsatz.

Dieser erfolgt durch eine lagenweise Deposition des aufgeschmolzenen Ausgangsmaterials auf einer Trägerplatte. Hierzu werden die einzelnen Schichten jeweils schmelzflüssig auf die vorbestehende Schicht aufgetragen, wobei eine feste Schweißverbindung entsteht.

Mit der neuen Prototypanlage im Technikum der NMB können beim Laserauftragsschweißen zwei wesentliche Verbesserungen erreicht werden: Zum einen ist die Anlage mit einer Einrichtung zur Vorerwärmung des Drahts ausgestattet. Diese führt dazu, dass für den anschließenden Schmelzprozess weniger Laserleistung benötigt wird. Ein anderer Vorteil dieser Vorerwärmung besteht darin, dass bei geringerer Laserleistung dickere Drähte aufgeschmolzen werden, was die Voraussetzung für höhere Aufbauraten schafft. Weiterhin ermöglicht es eine Infrarot-Kamera als zusätzliche Komponente, das Schmelzbad optisch zu überwachen, um einen optimalen Aufschmelzprozess einstellen zu können. Ergebnis hiervon ist eine verbesserter Qualität der additiv erzeugte Bauteile aufgrund geringer Eigenspannungen und homogener Eigenschaften.

Die Anlage verfügt über einen Bauraum von 400 x 400 x 500 mm3 und eine Laserleistung von 1.000 W, was eine Verarbeitung von Metalldrähten von einem Durchmesser bis zu 1,2 mm ermöglicht. Die Aufbaurate liegt bei 1.000 cm3/h.

Die neue Anlagentechnik erweitert bei NMB das Spektrum der Verfahren zur metallbasierten Additiven Fertigung. Sie ermöglicht die Herstellung von hybriden Bauteile, die mittels additiver und subtraktiver Fertigung hergestellt sind. Möglich ist auch eine Kombination aus verschiedenen additiven Verfahren: So kann ein Bauteil zuerst im Pulverbett mit dem Laserschmelzverfahren aufgebaut und anschließend mit dem drahtbasierten Laserauftragsschweißen weiter bearbeitet werden. Auf diese Weise können relativ großvolumige metallische Bauteile in kurzer Zeit kostengünstig hergestellt werden.

Das innovative Verfahren und die entsprechende Prototypanlage wurden im Rahmen des vom Bundeswirtschaftsministeriums geförderten Projekt „Verfahren und Anlagenprotyp zur additiven Serienfertigung von großen und komplexen Leichtbaustrukturen aus hochfesten Legierungen (AdLS)“ – FKZ 4064604LP6 entwickelt. Weitere Projektpartner waren die Evobeam GmbH, IRCAM GmbH sowie die Universität Bremen/ISEMP.

     

 


Ansprechpartnerin

Neue Materialien Bayreuth GmbH
Dr.-Ing. Haneeen Daoud | E-Mail haneen.daoud@nmbgmbh.de