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3D-Druck

Zehn neue Verfahren für die additive Fertigung von Bauteilen

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EHLA-Verfahren zum Highspeed-3D-Druck erweitert

Am Beispiel der additiven Fertigung eines Formbauteils mittels EHLA 3D konnte eine halbierte Druckzeit im Vergleich zum LMD und LPBF demonstriert werden.(Bild: Fraunhofer ILT)
Am Beispiel der additiven Fertigung eines Formbauteils mittels EHLA 3D konnte eine halbierte Druckzeit im Vergleich zum LMD und LPBF demonstriert werden.
(Bild: Fraunhofer ILT)

Vor zehn Jahren wurde am Fraunhofer ILT und dem Lehrstuhl für Digital Additive Production DAP der RWTH Aachen University das Extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen EHLA entwickelt. Bei dem patentierten Verfahren schmilzt ein Laser Pulverpartikel oberhalb des Schmelzbades auf. Auf diese Weise lässt sich gegenüber dem Laserauftragschweißen (Laser Material Deposition LMD) die Prozessgeschwindigkeit von bisher 0,5 bis 2,0 Meter pro Minute auf bis zu 200 Meter pro Minute steigern und die Schichtdicke von 500 Mikrometer auf bis zu 10 Mikrometer senken. Nun wurde das EHLA-Verfahren erfolgreich in die dritte Dimension geführt.

Um EHLA mit dem Highspeed-3D-Druck zu kombinieren, modifizierten die Forscher eine 5-Achs-CNC-Anlage so, dass sie höchste Präzision und hohe Vorschubgeschwindigkeiten für die additive Fertigung, Freiformbeschichtung und Bauteilreparatur mittels EHLA vereint. Das neue, EHLA 3D genannte Verfahren kombiniert die Produktivität von LMD mit dem strukturell gezielten, präzisen Aufbau von Laser Powder Bed Fusion (LPBF). 50 bis 300 Mikrometer dicke Schichten seien möglich. So sollen sich produktiv Bauteile herstellen lassen, die schon sehr nah an die Endkontur kommen. Dank der geringen Aufmischungszone und der hohen Abkühlgeschwindigkeit sind mit der EHLA-3D-Technologie auch Bauteile aus schwer schweißbaren Werkstoffen und Multimaterialpaarungen additiv herstellbar. Dabei steht und fällt die Produktivität mit dem Zusammenspiel des sogenannten fly-in, bei dem der Laserkopf mit eingeschaltetem Laserstrahl zum Einsatzort fliegt, mit dem anschließenden fly-out, dem abgebremsten Herausfliegen aus der Bearbeitungszone. Der Wirkungsgrad ergibt sich aus dem Verhältnis von Bearbeitungszeit mit eingeschaltetem Laserstrahl zur gesamten Prozesszeit.

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