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Belichtungsprozess beim Selective Laser Melting (SLM).

Günstiger Einstieg ins Laserauftragsschweißen

04.04.2017

Die FH Aachen und das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT haben eine Low Cost SLM-Anlage vorgestellt, deren Herstellung weniger als 20.000 Euro kosten soll.

Die neue Low Cost-SLM-Anlage zum 3D-Druck von Bauteilen aus Edelstahl eignet sich besonders für Einsteiger.

Großen Unternehmen und Konzernen fällt der Einstieg in die Additive Fertigung leicht. Sie können Experten einstellen, in neue teure Anlagentechnik investieren oder neue Unternehmensbereiche aufbauen. Das Wissen der KMU über die Chancen und Potenziale der Additiven Fertigung ist jedoch oft noch unzureichend. Teilweise orientiert sich die Wissensvermittlung auch nicht an den Anforderungen der KMU.

Die FH Aachen und das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT haben Ende 2016 erstmals eine Low Cost SLM-Anlage vorgestellt, deren Herstellung weniger als 20.000 Euro kosten soll. Die Gemeinschaftsentwicklung ist vor allem für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) gedacht, für die eine kommerziell verfügbare, teure Anlagentechnik für das Laserstrahlschmelzen wegen der hohen Investitionen noch nicht wirtschaftlich ausgelastet werden kann.

Das Aachener Zentrum für 3D-Druck ist ein 2014 gegründetes Gemeinschaftsprojekt der Fachhochschule Aachen mit dem Fraunhofer ILT. „Unsere eng kooperierende Expertengruppe ermöglicht dem Mittelständler den Zugang zum 3D-Drucken“, erklärt Zentrumsleiter Prof. Andreas Gebhardt. Das neue Zentrum unterstützt Unternehmen mit Schulungen, Beratung und Dienstleistungen im Bereich Additive Fertigung von der Bauteilkonstruktion über die Fertigung bis hin zur Nachbearbeitung.

Weil auch KMU neue Techniken gerne einsetzen, um Know-how im Betrieb aufzubauen, entstand in einem Projekt eine Low Cost-Anlage für das Laserstrahlschmelzen (SLM: Selective Laser Melting). In diesem ersten Demonstrator erzeugt ein 140 W-Diodenlaser (Fokusdurchmesser von 250 µm) im Zusammenspiel mit einem kartesischen Achssystem komplexe Funktionsbauteile aus Metall mit einer maximalen Höhe von 90 mm und einem maximalen Durchmesser von 80 mm. Die Anlage benötigt eine Aufstellfläche von 1,3 x 0,8 x 1,4 m.

Ideal für den Einstieg

Laut dem Projektingenieur am Fraunhofer ILT, Dawid Ziebura, koste eine vergleichbare Anlage in dieser Bauraumgröße  mindestens 100.000 Euro, während bei der Low Cost SLM-Anlage mit einem späteren Verkaufspreis von 30.000 Euro zu rechnen sei. Für die Anlage spreche, dass sie sich leicht bedienen lasse und auch Anfänger die Bedienung innerhalb weniger Stunden erlernen könnten. Alle eingesetzten Komponenten ermöglichen Selbstservice und lassen sich leicht austauschen. „Die Low Cost-Anlage erleichtert vor allem den Einstieg in den metallischen 3D-Druck“, sagt Ziebura.

Die damit herstellbaren Bauteile eignen sich für viele typische SLM-Applikationen von Prototypen, Musterteilen bis hin zu Funktionsbauteilen. Der Anwender kann dabei selbst entscheiden, wie schnell und hochwertig die Anlage arbeiten soll. Sie kann zum Beispiel eine mittelgroße Komponente (55 Kubikzentimeter) aus Edelstahl 1.4404 mit mehr als 99,5 % Dichte innerhalb von 12 Stunden aufbauen. Zusätzlich bietet die Anlage die Option, großvolumige Bauteilbereiche mit Gitterstrukturen zu füllen, um bei weniger beanspruchten Bereichen die Bauzeit zu verkürzen. So lässt sich die Bauzeit bei einer gewählten Gitterdichte von 20 Prozent (entspricht 20 % des ursprünglichen Volumens) um etwa 60 Prozent verkürzen. Die Aachener wollen nun die Prozesszeit senken und die Belichtungsstrategien optimieren, um die Bauteilqualität zu verbessern. Außerdem ist auch der 3D-Druck von Bauteilen aus Aluminiumlegierungen und Werkzeugstahl geplant.

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