Systems & Services for EB Welding, Laser in Vacuum Welding & Additive Manufacturing in Vacuum
Pulverbett mit Laser im Vakuum
Diffusion Bonding
Drahtzufuhr mit Laser im Vakuum
Drahtzufuhr mit Elektronenstrahl

Technologie - Additive Fertigung

Weiterentwicklung mit neuen Produktionsmöglichkeiten für die Metallbearbeitung

Additive Fertigung - Prinzipien

    Derzeit gibt es etwa 18 verschiedene Verfahren für die additive Fertigung von Metallen. Diese Zahl wird sich wahr-scheinlich noch erhöhen, da sich die Technologie schnell weiterentwickelt.


    Das Grundprinzip besteht darin, Strukturen Schicht für Schicht aufzubauen.

     

    Dies kann mit verschiedenen Methoden erreicht werden.


    Mit Blick auf das Metal Additive Manufacturing dominieren derzeit zwei Verfahren, die auf dem Fused Deposition Modeling (FDM) basieren:


    • Pulverbettschmelzen
    • Drahtbasiertes Auftragschweißen


    In beiden Fällen kann entweder ein Elektronenstrahl oder ein Laserstrahl als Energiequelle dienen.

    Beispiel für ein additive gefertigtes Bauteil

    Beispiel für additiv gefertigtes Bauteil / Quelle: idw-online

    Additive Fertigung - Vorteile 

    Zahlreiche Auswirkungen auf die Metallverarbeitung

    Die additive Fertigung ermöglicht neue Ansätze für Produktionsstrategien und Produktionssysteme. Trotz der folgenden Vorteile scheint es noch einige Zeit zu dauern, bis das Potenzial der additiven Fertigung im Bereich der Metallbearbeitung voll ausgeschöpft sein wird.


    Schnell: Prototypenbau, Werkzeugbau, Fertigung und Reparatur


    • Schneller Prototypenbau:

      Dies ist der naheliegendste Ansatz für die Nutzung der additiven Fertigung: die direkte Umwandlung eines virtuellen CAD-basierten Modells in ein reales 3D-Objekt. Dies kann in Originalgröße oder verkleinert bzw. vergrößert sein.
      In den meisten Fällen sind die Materialeigenschaften und Bauteileigenschaften in Bezug auf Festigkeit und Oberflächenqualität für den Zweck eines Prototyps unerheblich.


    • Schneller Werkzeugbau:

      Teile oder Gegenstände für den realen Einsatz mit hohen Anforderungen an die Leistung (Materialeigenschaften, Festigkeit, etc.). Diese Werkzeuge können dann für die Herstellung von Komponenten mit den herkömmlichen Bearbeitungsmethoden verwendet werden.


    • Schnelle Fertigung:

      Direkte Herstellung einer kundenspezifischen Produktion von Kleinserien in endkonturnaher Form auf Basis des Computermodells.


    • Schnelle Reparatur:

      Direktes Auftragen des Materials an der beschädigten Stelle in endkonturnaher Form



    Erweiterung der Gestaltungsmöglichkeiten und Erreichen einzigartiger Gewichts- und Festigkeitswerte


    • Dem Design sind fertigungs- und materialtechnisch kaum Grenzen gesetzt, wenn eine Struktur in Schichten zerlegt werden kann. Dies ermöglicht nie dagewesene Gewichts- und Festigkeitseigenschaften:

      Der 3D-Druck von Metallen ermöglicht ungewöhnliche oder komplexe Geometrien, die die Stabilität erhalten und gleichzeitig das Gewicht reduzieren.
      Beispiele sind: innere Strukturen wie belastungsoptimierte, bionische Architekturen (Bienenwaben) oder innere Kanäle für Kühlflüssigkeiten. Darüber hinaus können Bauteile als ein Stück anstatt als Zusammenbau von Einzelteilen gefertigt werden.



    Endkonturnahe Fertigung von Bauteilen und Reduktion von Abfall und Energieverbrauch


    • Der 3D-Druck erzeugt nahezu endkonturnahe Formen Schicht für Schicht mit einem Minimum an überschüssigem Material und hat eine doppelte Auswirkung auf den ökologischen Fußabdruck.


    • Direkte Auswirkung in der Produktion: Betrachtet man die gesamte Prozesskette, baut der 3D-Druck direkt Strukturen auf und spart Energie. Außerdem werden nur die wesentlichen Strukturen aufgebaut. Dies reduziert die Nachbearbeitung sowie den Abfall.


    • Indirekte Auswirkungen bei der Verwendung von 3D-gedruckten Teilen: Diese Teile können im Vergleich zu konventionell hergestellten Teilen deutlich leichter sein. Bei Fahrzeugen und Flugzeugen wird durch die Gewichtsreduzierung der Energieverbrauch minimiert. Am Ende seines Lebenszyklus hinterlässt ein 3D-gedrucktes Teil weniger Material, das recycelt oder entsorgt werden muss.

    Weitere Informationen

    Additive Fertigung - Systeme & Optionen

    Verschiedene Technologien im Vakuum für eine optimierte additive Fertigung

    Pulverbettbasiertes Schmelzen

    Powder Bed Fusion

    Eine Strahlquelle schmilzt definierte Bereiche eines Metallpulverbettes auf.


    Der Schichtaufbau erfolgt nach dem Prinzip des selektiven Laserschmelzens.


    Aufbauraten: 50 - 150 cm³/h
    (abhängig von Material und Strahlleistung)

    Drahtbasierte Additive Fertigung

    Wire-feed Electron Beam Additive Manufacturing

    Eine Strahlquelle schmilzt einen Metalldraht, der als Aufbaumaterial dient.
    Der Schichtaufbau erfolgt durch kontrolliertes Schmelzen eines Drahtes an einer definierten Position und basiert ebenfalls auf der Abscheidungsmodellierung. Es kann entweder Laserstrahl-schmelzen oder Elektronenstrahlschmelzen angewendet werden.


    Je nach Material und Strahlleistung können folgende Aufbau-raten erreicht werden:

    Laserstrahl: 200 - 500 cm³/h
    Elektronenstrahl: 500 - 1500 cm³/h

    Diffusion Bonding

    Eine Kombination aus hoher Hitze und hohem Druck wird angewendet, um Material miteinander zu verbinden.

    Diffusion Bonding: example

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