3D Drucker Metall mit Ehla Verfahren erstmals wirtschaftlich
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Ponticon fertigt im Rahmen eines Gemeinschaftsprojektes mit Fraunhofer 3D Drucker Metall für das Additive Manufacturing. Mit ihnen lassen sich 3D Bauteile und Strukturen aus dem Werkstoff Metall herstellen. Damit macht das Unternehmen das Ehla Verfahren des Fraunhoferinstituts für Lasertechnik ILT für kommerzielle Serienanwendungen nutzbar.
Mit dem 3D-Drucker Metall lassen sich erstmals Bauteile mit einem additiven Verfahren wirtschaftlich fertigen. Damit ergeben sich völlig neue Perspektiven für den 3D-Druck mit Metall.
Revolutionäres Ehla Verfahren für 3D-Drucker Metall
Das Extremes Hochgeschwindigkeits Laserauftragschweißen, kurz Ehla Verfahren gilt als revolutionär. Es ermöglicht sehr hohe Vorschubgeschwindigkeiten bei hoher Präzision Schicht für Schicht. Im Gegensatz zum konventionellen Laser Metal Deposition (LMD) Technologien wird hierbei Metallpulver bereits in der Luft durch den Laserstrahl aufgeschmolzen. Das Metallpulver trifft in flüssiger Form auf ein kleines Schmelzbad an der Oberfläche. Bisher wird diese Technik z. B. für die Beschichtung von Offshore Hydraulikzylindern erfolgreich eingesetzt. Um diese besonders leistungsstarke Verfahren nun auch additiv nutzen zu können, hat der Maschinenbauer Ponticon den 3D-Drucker Ehla PE3D entwickelt.
Austenitischer Stahl in Metallpulver für die additive Fertigung
Dabei profitiert das Unternehmen von der hohen Flexibilität und den schlanken Prozessen des Systems. Bereits vier Monate nach Projektbeginn hatte das Team des Sondermaschinenbauers die passende Hochleistungs-Kinematik entwickelt. Erst durch diese Kinematik lassen sich die Vorteile des Ehla Verfahrens auf die additive Fertigung von Metallteilen übertragen. Noch im zweiten Quartal 2019 sollen Prototypen der Anlage in Betrieb gehen.
Vorteile der 3D Drucker Ehla Anlage
Die 3D-Drucker Ehla wird als Schlüssel zur Produktivität in der Serienfertigung von Metallbauteilen sowie im Prototypenbau gesehen. Mit Prozessgeschwindigkeiten von bis zu mehr als 3 m/s wird sie in der Lage sein, innerhalb kürzester Zeit präzise Einzelteile aus Metall im 3D-Metalldrucker vollständig aufzubauen.
Bei rotierenden Bauteilen können sogar Vorschubgeschwindigkeiten von über 15 m/s erreicht werden. Zudem lassen sich im Arbeitsraum platzierte Schnittstellen Bauteile miteinander verbinden. Solche Schnittstellen Bauteile sind für das Verfahren optimierte, fertig bearbeitete Komponenten wie Lagerflansche oder Prozessanschlüsse.
Zeitraubende Nacharbeiten von Schnittstellen lassen sich so reduzieren oder vermeiden. Ein Prozess, der im klassischen LPBF Verfahren nicht möglich ist. Damit ist der Weg frei für endkonturnahe Metallbauteile in der Serienfertigung. Diese Form des Auftragsschweißens erlaubt zudem die Verbindung unterschiedlichster Metalle. Bislang noch undenkbare Materialmischungen ermöglichen vollkommen neue Produkteigenschaften.
3D-Druck für Prototypenbau und on Demand Fertigung
Besonders interessant sind diese Eigenschaften in Anwendungen wie Prototypenbau, On Demand Fertigung, Herstellung von Sonder- und Einzelteilen sowie Modifikation und Erweiterung von bereits vorhandenen Einzelteilen. Aber auch die Materialforschung erhält völlig neue Impulse, mit der bisher nicht möglichen Kombination von unterschiedlichen Metallen, die zudem fest miteinander verschweißt sind.
Hochtemperatur Freeformer für additive Fertigung von Arburg
Zudem werden mit den geringen thermischen Beeinflussungen der Werkstückoberfläche große Abkühlgeschwindigkeiten erreicht. Dies ist eine Grundlage für die Herstellung amorpher Metalle, auch metallisches Glas genannt.
Beschichtungen reduzieren Wartungsaufwand
Neben der Fertigung und Modifikation von Einzelteilen lassen sich mit der Anlage bestehende Teile beschichten. Denkbar sind beispielsweise: Bronze auf Werkzeugstahl, Edelstahl auf Aluminium oder wolframhaltige Legierungen auf Grauguss. Mit diesem Verfahren beschichtete Teile führen beispielsweise zu einem reduzierten Wartungsaufwand, sind langlebiger und widerstandsfähiger. Dadurch lassen sich Ressourcen sparen – und zwar im gesamten Lebenszyklus eines Produktes.
Komplexe Stahlbauteile aus dem 3D-Drucker
Additive Verfahren bieten vielfältige Vorteile. Im Vergleich etwa zu Metallgussverfahren erfolgt die Fertigung werkzeuglos und mit deutlich niedrigerem Energieaufwand. Lange Zuliefererketten, Transportwege und Lagerkapazitäten entfallen durch die On Demand Fertigung. Zudem ersetzt die Beschichtung von Bauteilen mit der 3D-Metalldruck Ehla Anlage zum Teil umweltschädliche Beschichtungsverfahren.
Schnell beschichten mit Laserlicht
Schon seit 2012 arbeiten die Experten des Fraunhofer ILT an der Entwicklung des Ehla Verfahrens. Bei diesem schnellen Verfahren werden 50 bis 350 µm dünne Metall Schichten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 500 m/min ressourcenschonend und wirtschaftlich aufgebracht. Bewährt hat sich das Verfahren bereits in vielen Anwendungen als gute Alternative zur Hartverchromung. Das Video zeigt am Beispiel einer Bremsscheibe, wie homogen eine Metallbeschichtung aufgebracht werden kann.
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