SLM-Verfahren: prozesssicher und reproduzierbar

Akteure unterschiedlichster Disziplinen forschen seit langem an technischen und prozessualen Lösungen, die einen weiteren Entwicklungssprung in der additiven Fertigung ermöglichen. Untersuchungen zeigen, dass Bauteil- und Materialfehler vor allem durch Maschinen, Materialien und fehlerhafte Prozesse verursacht werden. Neben geometrischen Abweichungen wurden unzureichende Oberflächenqualitäten, Anbindungsfehler und Porosität als Probleme identifiziert. Typische Fehler sind auch Prozessunterbrechungen, die dann zu Abfall und Ausschuss führen. Vor diesem Hintergrund hat DMG Mori die Lasertec-30-SLM-Baureihe überarbeitet und diesen Entwicklungssprung bewusst mit dem namensgebenden Attribut "3. Generation" gelabelt.

Das Wichtigste für industrielle Fertiger: Die Lasertec 30 SLM der 3. Generation sichert erstmals eine Maschinenvergleichbarkeit. "Grundlage dafür sind technische Neuerungen, die auf den Erfahrungen im Werkzeugmaschinenbau basieren und mit denen DMG Mori eine sehr hohe Prozessstabilität sichert", sagt Jan Riewenherm, Head of Technical Sales & Marketing bei DMG Mori Additive. Das dürfte vor allem für Unternehmen interessant sein, die bislang mit schwankenden Bauteilqualitäten in der Serienproduktion zu kämpfen haben. Mit der Lasertec 30 SLM 3. Generation erhalten all diejenige Branchen eine technische Lösung, die sehr hohe Ansprüche an Bauteilqualitäten haben.

Mit Erfahrungen mit Dreh- und Fräsmaschinen

Bereits vor Jahren wurde der additiven Fertigung ein immenses Wachstum vorausgesagt. Bis heute sind die genannten Probleme der Grund dafür, dass die Zahl der Applikationen im Markt hinter den Prognosen zurückbleibt. In den ersten beiden Generationen hat sich DMG Mori auf die optimale Prozessauslegung beim Laserschmelzen konzentriert. Bei der Entwicklung der 3. Generation fokussierten sich die Ingenieure ganz auf die Erfahrungen aus der jahrzehntelangen Entwicklung von Dreh- und Fräsmaschinen. Das Ziel: Vergleichbarkeit von Bauteilen. Bis heute haben industrielle Fertiger das Problem, dass selbst Bauteile aus baugleichen Maschinen unterschiedliche Qualitäten aufweisen können. Diese Faktoren machten das Laserschmelzen beispielsweise für global agierende Unternehmen mit mehreren Fertigungsstandorten bisher wirtschaftlich eher unattraktiv – trotz aller anderen Vorteile der additiven Fertigung.

Additiv fertigen in Klein- oder Großserien

Die Lasertec 30 SLM löst eine Vielzahl dieser Probleme und senkt die Einstiegshürden. Anwender können jetzt die additive Fertigung in Klein- oder Großserien nutzen. Weiterhin hat DMG Mori die neue Lasertec mit einem Gussrahmen und sogenannter Floating Process Chamber konzipiert und dabei die Erfahrung aus dem Dreh- und Fräsmaschinenbau einfließen lassen. Die Prozesskammer ist im Gussrahmen schwimmend gelagert und kann sich bei Temperaturschwankungen frei ausdehnen. Das minimiert thermisch bedingten Verzug. Gussrahmen und Floating Process Chamber sind damit zentrale Elemente für einen fest definierten Maschinenzustand. Ob beim montäglichen Kaltstart der Maschine oder vorgewärmt – die Bauteilqualitäten sind in der Serienfertigung nun identisch. Die Optikmodule sind fest auf dem Gussrahmen montiert. Eine präzise Kalibrierung des Beschichters mittels Referenzfläche gewährleistet einen konstanten Abstand zwischen Optik und Pulverbett, zusätzlich unterstützt durch eine aktive Temperaturkompensation der Positionierung in der Z-Achse. Dadurch werden ebenfalls reproduzierbare Bauteilqualitäten sicherstellt.

Konstante Bauteilqualitäten und Pulverqualität korrelieren. Es gilt deshalb Oxidation, Querkontamination zwischen unterschiedlichen Werkstoffen und Feuchtigkeitseintrag zu vermeiden. Vor diesem Hintergrund hat DMG Mori das RePlug-System entwickelt, das sich bereits bei den Vorgängermaschinen bewährt hat. Das Modul arbeitet in einem geschlossenen Kreislauf unter Inertgasatmosphäre und reduziert somit die genannten Risiken auf ein Minimum. Nicht aufgeschmolzenes Pulver wird automatisch abgesiebt und wiederverwendet. Sollen auf einer Lasertec 30 SLM 3. Generation verschiedene Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt werden, ist dies durch den Wechsel des RePlug-Pulvermoduls einfach und schnell möglich. Der Austausch des gesamten Pulvermanagementmoduls reduziert den Reinigungsaufwand auf wenige Komponenten. Durch den geschlossenen Pulverkreislauf ergibt sich für den Bediener die größtmögliche Arbeitssicherheit, da der direkte Kontakt mit dem Pulver auf das absolute Minimum reduziert wird. Im Hinblick auf möglichst kurze Rüstzeiten verfügt die Maschine über einen austauschbaren Baucontainer. Er garantiert einen zügigen Wechsel zwischen fertigem Baujob und neuem Auftrag bei vollem Erhalt des Inertgas-Niveaus, sowohl in der Prozesskammer als auch im Baucontainer selbst. Alles in allem Faktoren, die Arbeitssicherheit und Produktivität gleichermaßen fördern.

Von mehr Gestaltungsfreiheit profitieren

"Mit der Lasertec 30 SLM 3. Generation ist nicht nur die Maschinenvergleichbarkeit, sondern auch die Prozessstabilität gegeben", sagt Jan Riewenherm. Unternehmen profitieren bei der additiven Fertigung von der Gestaltungsfreiheit, die die Technologie mit sich bringt. Hinzu kommen Chancen zur Volumenreduktion und Strukturoptimierung. Konstante Bauteilqualitäten machen das Fertigungsverfahren auch für Unternehmen mit größeren Losen interessant. Neue Anwender profitieren zudem von einem leichteren Einstieg in die Technologie. Vor diesem Hintergrund macht die Lasertec 30 SLM 3. Generation den Weg frei für den weiteren Siegeszug der additiven Fertigung.

Formnext, Halle 12.0, Stand D139

DMG Mori, de.dmgmori.com