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3D-Druck von Metall: Kupfer braucht grünes Laserlicht

3D-Druck
Optimierte Prozesse für den 3D-Druck von Metall

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Mit neuen Verfahren für den 3D-Druck von Metall liefert das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT Input für eine produktive additive Fertigung. Was künftig geht, zeigt das Leitprojekt Future-AM – zu sehen auf der Messe Formnext vom 19. bis 22. November in Frankfurt am Main

Kupfer im 3D-Druck zu verarbeiten, ist eine Herausforderung: Der Werkstoff reflektiert die Strahlung etablierter Laserstrahlquellen im nahen Infrarot vergleichsweise stark. Daher sind entsprechende Bearbeitungsprozesse schwerer umzusetzen. Mit Lasern im grünen Spektralbereich lassen sich allerdings Bauteile aus hochreinem Kupfer im Laser-Powder-Bed-Fusion-Verfahren (LPBF) herstellen. Am Aachener Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT wurde das unter anderem für elektrotechnische Anwendungen gezeigt. Darüber hinaus untersuchen die Fachleute eine blau emittierende Laserstrahlquelle und bieten Unterstützung von der Machbarkeitsuntersuchung bis hin zum Entwicklungsprojekt für LPBF-Prozesse an.

Werkzeug Pulvergasstrahl beim 3D-Druck von Metall

Was damit zu erreichen ist, wird am Stand des Fraunhofer ILT auf der Messe Formnext vom 19. bis 22. November in Frankfurt am Main zu sehen sein. Ein weiteres Thema sind Reparatur und Herstellung metallischer Bauteile beim Additive Manufacturing sowie das Auftragen von Schutzschichten über das Laserauftragschweißen (Laser Material Deposition – LMD): Ein pulverförmiger Zusatzwerkstoff wird über eine Düse in die vom Laserstrahl erzeugte Schmelze eingebracht. Dabei entsteht eine Schicht, die schmelzmetallurgisch mit dem Werkstück verbunden ist.

Monitor zeigt die Qualität des Pulvergasstrahls

Die Pulverzufuhr beeinflusst Schichtqualität und Wirtschaftlichkeit und hängt von vielen Parametern ab. Um diese zu erfassen, wurde der Powder Jet Monitor (PJM) entwickelt. Das PJM-System nutzt einen Laser, der den Pulvergasstrom in einer Ebene beleuchtet, und eine Kamera, die die Pulverpartikel und ihre Position erfasst. So lässt sich der Düsenverschleiß dokumentieren, und das Einstellen der Pulverdüse wird möglich.

Im Leitprojekt Future-AM geht es um Effizienz beim 3D-Druck von Metall. Dort werden additive Verfahren

  • mindestens um den Faktor 10 beschleunigt,
  • die Herstellkosten reduziert und
  • Beschränkungen der Baugröße durch neue Anlagenkonzepte aufgehoben.

Am Projekt beteiligen sich unter der Führung des Fraunhofer ILT fünf weitere Fraunhofer-Institute: IWS, IWU, IAPT sowie IGD und IFAM. Innovationen der Partner werden auf der Messe präsentiert.

Auf der Messe Formnext 2019: Halle 11, Stand D51.


Kontakt zum Fraunhofer ILT:

Fraunhofer Institut für Lasertechnik ILT
Steinbachstraße 15
52074 Aachen
E-Mail: info@ilt.fraunhofer.de
Tel.: (0241) 8906-194

www.ilt.fraunhofer.de


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