3D-Druck verändert die Fertigung der Zukunft

Anbieter zum Thema

Welche Stoßrichtungen sehen Sie beim industriellen Laserschmelzen der Zukunft?

Bechmann: Die Applikationen wachsen in die Breite und damit auch das Spektrum der Werkstoffe. Dies erfordert eine starke Beratungsleistung, die wir für den Markt erbringen müssen. An diese neuen Materialien muss die Anlage immer wieder ausgerichtet werden. Gleichzeitig wachsen die konstruktiven Anforderungen an Bauteile. Das reicht vom Leichtbau oder Quasi-Schaumstrukturen bis hin zu Funktionsintegration, wie Kühltechnik in Bauteilen. Dies ist für uns sehr spannend, da bestimmte Entwicklungen über die Branchengrenzen hinweg in der Multiplikation möglich werden. Ein anderer Aspekt ist die Zunahme der Bedeutung von Qualität in der Wahrnehmung von Anwendern. Die Kunden erwarten eine aktive Prozessüberwachung und Serientauglichkeit, d.h. Reproduzierbarkeit auf industriellem Niveau.

Stichwort Qualitätsanforderungen. Was tut sich auf diesem Feld?

Bechmann: Aus Sicht der Kunden ist es das derzeit wohl wichtigste Feld. Der Kunde interessiert sich für Geometrie, Dichte, Produktivität und vor allem für Qualität. Zwei Ansätze sind hier zielführend: Aktive Prozessüberwachung durch die Maschinentechnik und Entwicklung auf der Materialseite. Dazu zählt das Zertifizieren von Materialien etwa in der Medizintechnik oder auch die herstellerspezifischen Vorschriften, wie man sie in der Automobilbranche oder der Luft- und Raumfahrt beachten muss.

Was bedeutet Qualität konkret für die Maschinentechnik?

Bechmann: Vordergründig ist es das eingangs erwähnte Zusammenspiel von Optik, Mechanik, Steuerungstechnik und Software einer Anlage. Die Schlüsselfaktoren liegen jedoch in einer übergreifenden Qualitätsüberwachung. Aktive QS bedeutet kontrollieren, vergleichen, analysieren und auswerten von Prozessdaten in Echtzeit. Unsere patentierten Qualitäts-Management-Module („QM-Module“) entwickeln wir ständig weiter, um in puncto Aussagegüte, Bedienbarkeit, aber auch in der Einflussnahme auf den laufenden Bauprozess Maßstäbe zu setzen.

Wie müssen wir uns diese QM-Module vorstellen?

Bechmann: Es gibt dazu zwei Ansätze: 1. QMmeltpool und 2. QMcoating. QMmeltpool bedeutet: Das System nimmt mit Hilfe von Kamera und Foto-Diode Signale während des Prozesses auf. Diese Daten können im Anschluss mit einer Referenz verglichen werden. Das optische System ist koaxial aufgebaut. Es ermöglicht der Kamera, den Schmelzpool über eine sehr kleine Fläche von ca. 1x1 mm² aufzunehmen. Sie schaut einfach ausgedrückt sehr genau hin. Leistungsreduktionen des Lasers, ausgelöst durch die Kontamination der F-Theta-Linse oder bedingt durch die natürliche Alterung des Lasers, aber auch Abweichungen des Dosierfaktors können hiermit erkannt werden. Der zweite Ansatz ist das QM-Modul QMcoating, es stellt sicher, dass die optimale Pulvermenge zum Einsatz kommt. Man spart unnötiges Material - bis zu 25 % - Pulvermaterial und erzielt zudem kürzere Rüstzeiten. QMcoating kontrolliert die Schichtoberfläche während des Pulverauftrags. Bei zu geringer oder zu hoher Pulverdosierung wird der Dosierfaktor dementsprechend angepasst, also aktiv gegengesteuert. Die beiden QM-Module überwachen und dokumentieren den Prozess und stellen somit reproduzierbare Qualität sicher.

Mit welchen Entwicklungen ist zukünftig zu rechnen?

Bechmann: Generell beim Mapping, also der „Landkarte des Bauteiles“. 2D-Mappings werden während des Bauprozesses generiert und sollten im Anschluss in 3D-Modellen dargestellt werden. Vergleichbar den Aufnahmen mit CT-Messungen, also Computer-Tomografie, wie wir sie aus der Medizintechnik kennen. Diese Darstellung bzw. Möglichkeit würde die Transparenz des Prozesses steigern und erfasst das Bauteil in seiner strukturellen Gesamtheit. Transparenz in einem hochdynamischen, schnellen Prozess, den der Bediener nur mit besonderen Hilfen meistern kann. Ein anderer Punkt ist die Geschwindigkeit beim Aufbau der Bauteile. Das steht ganz oben auf der Wunschliste der Kunden. Dazu gibt es zwei Wege: Einerseits höhere Laserleistung wie bei der X line 1000R, also der Sprung von 400-W- auf 1000-W-Laser, andererseits der Einsatz von mehreren Lasern. Mehrere Laserquellen können zukünftig die Bauteilrate deutlich erhöhen, wobei der Vorteil des Einsatzes bekannter Prozessparameter gegen die zunehmende Komplexität des optischen Aufbaus abzuwägen ist. In diesen Konzepten wird nämlich nicht nur der Laser, sondern auch ein Großteil der anderen optischen Komponenten multipliziert.

* Das Interview führte MM-Redakteurin Stefanie Michel

(ID:42639481)

Concept Laser

3D-Druck verändert die Fertigung der Zukunft