3D-Druck mit Metall
Aufbau von filigranen Formen und komplexen Strukturen
In die Industrie hat mit dem Schlagwort "3D-Druck" ein Verfahren für die additive Fertigung Einzug gefunden, das mit der Hauptaussage „complexity for free“ wirbt. Der 3D-Druck mit Metall hat viele Vorteile. Es können filigrane Formen aber auch komplexe Strukturen und Geometrien leicht umgesetzt werden. Zugleich eröffnet er die Möglichkeit eines werkzeuglosen Fertigungsprozesses.
Die Einteilung der verschiedenen Druckverfahren mit metallischen Werkstoffen als additives Material sind Powder Bed Fusion, Direct Energy Deposition, Material Extrusion, Binder Jetting und Material Jetting. Bei all diesen Verfahren entstehen durch den schichtweisen Aufbau komplexe dreidimensionale Bauteile.
Im Bereich der Direct Energy Deposition (DED) – im deutschen Sprachgebrauch auch Laserauftragschweißen – wird zudem unterschieden, in welcher Form das additive Material in den Prozess zugeführt wird. So existieren die Begriffe DED-Powder (DED-P) für Pulver und DED-Wire (DED-W) für Draht als Zusatzmaterial.
Eine Applikation für das DED ist die Funktionserweiterung von bestehenden Grundkörpern oder Werkzeugen. Individuelles Design, Flexibilität und nicht zuletzt Kosteneffizienz sind eine wesentliche Eigenschaft von additiven Fertigungsverfahren.
Der Bearbeitungskopf YC52 vereint Effizienz und Flexibilität beim Laserauftragschweißen mit Pulver und ermöglichen Ihnen ein breites Anwendungsspektrum. Dabei können völlig richtungsunabhängig nahezu porenfreie Schichten mit langer Lebensdauer erzeugt werden. Das Precitec IDM ist in der Lage, die Höhe der aufgetragenen Schicht während des Laserschweißauftrags zu messen.
Für das Laserauftragschweißen mit Draht bietet Precitec den CoaxPrinter an. Die innovative Strahlformung ermöglicht eine echte koaxiale Drahtzufuhr in den Prozess. Dadurch ist eine vollständig richtungsunabhängige Prozessführung auch mit unterschiedlichen Materialien möglich. Additive Prozesse mit Draht sind neben einer einfachen Handhabung deutlich effizienter, da die Drahtzuführung eine 100%ige Materialausnutzung erlaubt.
Das Laserauftragschweißen mit koaxialer Drahtzufuhr wird mit einer hohen Aufbaurate bei hoher Auflösung immer präziser. In Kooperation mit dem IFSW , wurde ein sogenanntes 3D-Benchy gedruckt: Das kleine Schiff ist ein 3D-Computermodell, das speziell zum Testen der Genauigkeit und Fähigkeiten von 3D-Druckern entwickelt wurde. Mit dem CoaxPrinter wird der Aluminium-Draht im DED-Verfahren (Direct Energy Deposition) multidirektional und präzise aufgetragen. Das Boot hat viele kleine Merkmale, die schwer zu drucken sind: Bögen, Zylinder, Überhänge, glatte Oberflächen, kleine Details und horizontale Löcher.
In Umgebungen, in denen die Aerodynamik eine entscheidende Rolle spielt, ist die Verwendung von Aluminiumguss erforderlich. Dieses Material ist nicht nur robust und langlebig, sondern auch leicht, was es zur bevorzugten Wahl für Elektrofahrzeuge macht. Als Ergebnis des IMAGINE-Projekts, das von der baskischen Regierung im Rahmen des Programms Elkartek 2022-2023 gefördert wurde, konnte erfolgreich ein Radträger hergestellt werden. Der Prozess nutzte das Laserauftragschweißen mit Draht unter Verwendung des CoaxPrinter, eine Laseroptik mit koaxialer Drahtzufuhr. Der obere Teil des Radträgers wurde im 3D-Druckverfahren mit einem Draht mit 1,2 mm Durchmesser aus der Aluminiumlegierung Al-5356 (AlMg5Cr) gedruckt. Die Vorteile liegen auf der Hand: Das Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Auftragsrate aus und ist durch die 100-prozentige Materialausnutzung flexibel und wirtschaftlich zugleich.
