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Vortrag

WEB Lasersystemtechnik für die ressourceneffiziente additive Fertigung

Donnerstag (14.05.2020)
09:20 - 09:35 Uhr Raum 1
Bestandteil von:


In der lasergestützten additiven Fertigung bietet das Direct Energy Deposition (DED) im Vergleich zu klassischen SLS-Prozessen die Möglichkeit, auch Bauteile mit großen Abmessungen in kurzer Zeit zu fertigen. Hier gilt es jedoch eine große Anzahl von Prozessparametern zur berücksichtigen, eine hohe Prozessqualität während der gesamten Prozesszeit zu gewährleisten. Entscheidend für die resultierende Bauteilqualität ist v.a. die geometrische Genauigkeit der Spurbreite und -höhe. Hierbei kommt der adäquaten Pulverzufuhr eine Schlüsselrolle zu. Es existieren aktuell diverse Pulverdüsenkonzepte mit unterschiedlichen Pulverstrahlquerschnitten im jeweiligen Arbeitsabstand. Der zur Strahlrichtung des Lasers orthogonale Querschnitt mit der höchsten Pulverdichte (Pulverfokus), kann bei einfachen Düsen nur in geringem Maße über die Fördergasmenge beeinflusst werden. Eine Änderung der Spurbreite kann in den meisten Fällen ausschließlich durch Adaption des Laserspotdurchmessers erfolgen. Wird zur Erzeugung feiner Spuren ein im Verhältnis zum Pulverfokus kleiner Spotdurchmesser gewählt, trifft ein Großteil des Pulvers neben dem Laserstrahl auf das Werkstück, prallt von diesem ab und trägt somit nicht zum Spuraufbau bei. Dieser „Overspray“ wirkt sich stark negativ auf die Pulvereffizienz aus, welche bei Anwendungsfällen mit geringen Spurbreiten auf bis zu 30 % absinken kann. Das nicht aufgetragene Pulver kann aufgrund von Oxidation und Verunreinigungen nicht erneut verwendet werden. Der damit einhergehenden niedrigen Ressourceneffizienz folgen hohe Prozesskosten. Dieser Beitrag befasst sich daher mit der Entwicklung von Pulverdüsen zur adaptiven Pulverstrahlmanipulation, um während des Prozesses die jeweils benötigte Einzelspurbreite dynamisch und somit ressourceneffizient anpassen zu können. Im Rahmen der Düsenentwicklung wurde ebenfalls ein neues, bildgebendes Messsystem zur Charakterisierung der Eigenschaften eines Partikelstroms im dreidimensionalen Raum erarbeitet, um die einzelnen Konzepte qualifiziert bewerten zu können. Um mittels des entwickelten, adaptiven Düsenkonzepts auch große, additiv gefertigte Bauteile möglichst präzise und endformnah zu fertigen, ist eine 5-Achs-Führungsmaschine, die auf die konkreten Bedürfnisse des DED-Prozesses hinsichtlich Strahlführung, Präzision, Bearbeitungsraum und Werkstückgewicht ausgelegt ist, nötig. In diesem Beitrag wird ebenfalls die Entwicklung der verwendeten DED-Additivanlage ERLASER® Additive beschrieben.

Sprecher/Referent:
Florian Seiler
ERLAS - Erlanger Lasertechnik GmbH
Weitere Autoren/Referenten:
  • Julian Scholl
    ERLAS - Erlanger Lasertechnik GmbH
  • Dr. Roland Dierken
    ERLAS - Erlanger Lasertechnik GmbH
  • Prof. Dr. Peter Hoffmann
    ERLAS - Erlanger Lasertechnik GmbH

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