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3D-Druck Forschung

Zugang zum 3D-Drucken erleichtert

Premiere auf der Messe Formnext 2016: Besonders für Einsteiger eignet sich die neue Low Cost-SLM-Anlage zum 3D-Druck von Bauteilen aus Edelstahl (Bild: Fraunhofer ILT, Aachen)
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Laserstrahlschmelzen | Forscher haben für kleine und mittlere Unternehmen eine kostengünstige Anlage für den metallischen 3D-Druck entwickelt.

Konzernen fällt der Einstieg in die additive Fertigung leicht. Sie können Experten einstellen, in teure Anlagentechnik investieren oder neue Unternehmensbereiche aufbauen. Die deutsche Industrielandschaft ist jedoch geprägt von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), und aktuelle Studien des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie zeigen, dass dort das Wissen über die Chancen und Potenziale der additiven Fertigung oft noch unzureichend ist. Teilweise orientiert sich die Wissensvermittlung auch nicht an den Anforderungen der KMU.

Hier kommt das Aachener Zentrum für 3D-Druck ins Spiel, das die Fachhochschule Aachen mit dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT 2014 gegründet hat. Es will Unternehmen mit Schulungen, Beratung und Dienstleistungen im Bereich der additiven Fertigung von der Bauteilkonstruktion über die Fertigung bis hin zur Nachbearbeitung unterstützen.
Weil auch KMU neue Techniken gern 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 mit einem Fokusdurchmesser von 250 µm im Zusammenspiel mit einem kartesischen Achsensystem 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 m x 0,8 m x 1,4 m.
Eine vergleichbare Anlage in der Bauraumgröße kostet laut Dawid Ziebura, Projektingenieur am Fraunhofer ILT, mindestens 100 000 Euro, während er bei der Low Cost SLM-Anlage mit einem späteren Verkaufspreis von 30 000 Euro rechnet. Für die Anlage spricht, dass ein Anfänger innerhalb weniger Stunden lernen kann, wie sie zu bedienen ist. Alle eingesetzten Komponenten ermöglichen Selbstservice und lassen sich leicht austauschen. „Die Low Cost-Anlage erleichtert vor allem den Einstieg in den metallischen 3D-Druck“, erläutert Ziebura.
Die damit herstellbaren Bauteile eignen sich für viele typische SLM-Applikationen, von Prototypen oder Musterteilen bis hin zu Funktionsbauteilen. Der Anwender kann dabei selbst entscheiden, wie schnell oder hochwertig die Anlage arbeitet. Sie kann zum Beispiel eine mittelgroße Komponente (55 cm³) 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 % (entspricht 20 % des ursprünglichen Volumens) um etwa 60 % 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.
Die Arbeitsweise der neuen Low Cost SLM-Anlage können Interessenten in Halle 3.1, Stand E60, auf der Messe Formnext in Frankfurt vom 15. bis 18. November 2016 kennenlernen.
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