Das richtige Verfahren für Ihren Erfolg

Das Laserauftragschweißen (engl. laser metal deposition, LMD) nutzt pulverförmige Ausgangswerkstoffe, welche durch Kombination in Form von Sandwich-Strukturen eigene Legierungen entwickeln.

Durch eine Düse werden die Werkstoffe direkt an die Oberfläche des zu bearbeitenden Bauteils gebracht. Durch einen Laser wird zum einen ein Schmelzbad auf der Oberfläche des Bauteils erzeugt und zum anderen wird das koaxial zugeführte Metallpulver entsprechend der gewünschten Form aufgeschmolzen. Nach und nach entstehen miteinander verschweißte Raupen an bestehendem Grundkörper oder ganze Bauteile.

Das Lichtbogenschweißverfahren (engl. 3D metal print, 3DMP) setzt auf drahtförmige Ausgangswerkstoffe und ermöglicht die Herstellung von endkonturnahen Rohlingen aus Metall.

Das Verfahren basiert auf bereits bekannter Lichtbogenschweißtechnik. Durch einen Schweißkopf-Roboter wird der Draht innerhalb des Nutzraums geführt und das Bauteil so Schweißraupe für Schweißraupe gefertigt. So sind endkonturnahe Rohlinge mit einem Durchmesser von Ø 450 mm und einem Gewicht von 200 kg denkbar, die nach dem Drucken in der Regel spanend nachbearbeitet werden müssen.

Das selektive Laserstrahlschmelzen (engl. laser beam melting, LBM) nutzt in der Regel Serienwerkstoffe, die keine Bindemittel enthalten, welche in Form von sphärischen Partikeln als Ausgangswerkstoff vorliegen.

Der zu verarbeitende Werkstoff wird in Pulverform in einer dünnen Schicht auf eine Bauplattform aufgebracht und mittels Laserstrahlung lokal aufgeschmolzen. Anschließend wird die Grundplatte um eine Schichtdicke abgesenkt und erneut mit Pulver belegt. Das so gefertigte Bauteil wird im Anschluss von überschüssigem Pulver und notwendigen Stützgeometrien befreit und nach Bedarf bearbeitet oder direkt ausgeliefert.

Durch das vollständige Aufschmelzen sind mechanische Eigenschaften erzielbar, die gießtechnisch hergestellten Erzeugnissen ähnlich sind und diese sogar übertreffen.

Das Fused Deposition Modeling (FDM) verarbeitet niedrig schmelzende Kunststoffe mit geringer Wärmeleitfähigkeit wie Formwachse oder auch Thermoplaste. Der drahtförmige Ausgangswerkstoff wird durch eine Düse oder einen beheizten Druckkopf aufgeschmolzen und auf die Bauplattform extrudiert.

Der Aufbau des Bauteils erfolgt durch die Aufbringung des austretenden, dünnen Schmelzstrangs, indem Kontur und Füllung schichtweise aufgebaut werden. Zur Überwindung von Überhängen werden Stützgeometrien eingesetzt, welche nach Abschluss des Bauprozesses entfernt werden. Die fertigen Bauteile weisen hohe Festigkeitswerte auf und stehen unmittelbar nach der Fertigung zur Verfügung.

Das selektive Lasersintern (engl. selective laser sintering, SLS) fertigt 3D-Modelle mittels pulverförmigem Ausgangswerkstoff. Grundsätzlich können alle Materialien verarbeitet werden, die sich im weitesten Sinne thermoplastisch verhalten.

In einem erhitzten Bauraum wird zyklisch zunächst eine dünne Schicht des Materials aufgetragen. Ein Laser schmelzt die jeweiligen Bereiche selektiv auf. Anschließend senkt sich die Bauplattform um eine Schichtdicke und der Prozess wird wiederholt, bis das Bauteil gefertigt ist. Das umliegende, nicht aufgeschmolzene Material dient hierbei als Stützgeometrie.

Im Ergebnis entstehen Erzeugnisse, die im direkten Vergleich zu konventionell hergestellten Bauteilen ebenfalls mindestens vergleichbare mechanische Eigenschaften bei höchster geometrischer Komplexität aufweisen.

Durch den Einsatz eines Laserstrahls beim selektiven Laserstrahlschmelzen erfolgt das Aufschmelzen des pulverförmigen Ausgangswerkstoffs mit einem hohen Energieeintrag.

Die daraus unweigerlich resultierenden Werkstückspannungen erfordern oftmals eine materialspezifische Wärmebehandlung (Spannungsarmglühen), um die Maßhaltigkeit des Bauteils zu gewährleisten. Auch die gewünschten charakteristischen Eigenschaften des Produktes lassen sich über eine maßgeschneiderte Wärmebehandlung final einstellen.

In Abhängigkeit des Fertigungsprozesses sind zwingend notwendige Folgeschritte wie die Entfernung des überschüssigen Pulvers im selektiven Lasersintern oder die Entfernung von notwendigen Stützgeometrien des selektiv strahlgeschmolzenen Bauteils unerlässlich. Die hier infrage kommenden Verfahren sind in der Regel subtraktive Fertigungsverfahren wie etwa Drehen, Fräsen, Bohren, Schleifen oder Strahlen.

Darüber hinaus sind in Abhängigkeit des Anforderungsprofils weitere Nachbehandlungen erforderlich. Diese differenzieren sich allgemein in dekorative oder funktionelle Eigenschaften und werden oft in kombinierter Form an die additiv gefertigten Bauteile gestellt.