Laser Metal Fusion

Trumpf präsentiert Prozesskette für industriellen 3D-Druck

Trumpf hat auf der Formnext seine neuen 3D-Drucker TruPrint 3000 und TruPrint 5000 vorgestellt. Die Mittelformatmaschinen basieren auf der Fertigungstechnologie Laser Metal Fusion (LMF) und generieren komplette Bauteile per Laser Schicht für Schicht im Pulverbett.

Mit der TruPrint 3000 lassen sich metallische Bauteile mit einer Größe von bis zu 300 Millimeter Durchmesser und 400 Millimeter Höhe generieren. Die Anlage ist mit einem 500 Watt starken Laser ausgestattet.

Die Bauteile können eine Größe von bis zu 300 Millimeter Durchmesser und 400 Millimeter Höhe haben. Mit ihrem cleveren Wechselzylinderprinzip, das einen schnellen Wechsel der Bau- und Vorratszylinder ermöglicht, und der industrietauglichen Peripherie, zielen die neuen Anlagen auf die Serienproduktion von komplexen metallischen Bauteilen ab. Zudem rückt Trumpf mit der TruPrint 3000 die komplette Prozesskette der additiven Fertigung in den Fokus.

Mit dem LMF-Verfahren lassen sich komplexe Innenraumstrukturen generieren. Der Laser schmilzt die gewünschte Teilekontur schichtweise im Pulverbett auf.

Zu Beginn der Prozesskette steht die Datenvorbereitung für das 3D-Konstruktions- und Fertigungsprogramm. Trumpf bietet hierfür mit dem Softwarepaket "TruTops Print mit NX" erstmals eine durchgängige Softwarelösung mit einheitlicher Benutzeroberfläche ohne Systembrüche an. Von der praktischen Pulverzufuhr, die den großen internen Pulverspeicher füllt, über die additive Fertigungstechnologie selbst, bis hin zu den nachgelagerten Arbeitsschritten wie dem Entpacken und Reinigen des frisch generierten Bauteils, deckt Trumpf auch alle weiteren Bereiche mit industriereifen Lösungen ab. Der Laserpionier adressiert auch beim Additive Manufacturing das Thema Industrie 4.0, um Geschäftsprozesse ganzheitlich zu optimieren. So lassen sich beispielsweise unterschiedlichste Zustandsparameter während des Fertigungsprozesses über verschiedene Monitoring-Lösungen überwachen, analysieren und mobil bedienen. Die Lösungswelt für Industrie 4.0 bei Trumpf ist TruConnect; sie steht für die vernetzte Fertigung, die Maschinen, Menschen und Informationen miteinander verbindet.

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Hohe Produktivität dank niedriger Stillstands- und Nebenzeiten

Mit den beiden Anlagen TruPrint 3000 und TruPrint 5000 lassen sich komplexe, metallische Bauteile aus Pulver generieren. Hierfür kommen je nach Bauteil alle schweißbaren Werkstoffe wie beispielsweise Stähle, Nickelbasislegierungen, Titan oder Aluminium als Pulver in Frage. Da die TruPrint 3000 mit zwei Vorratszylindern ausgestattet ist, stehen für jeden Baujob bis zu 75 Liter Pulver zur Verfügung - das ist etwa zweieinhalbmal so viel Pulvervorrat wie das Bauvolumen selbst. Genügend Material also, um den gesamten Aufbauprozess durchzuführen, ohne den Vorgang zu unterbrechen, um Pulver nachzufüllen. Und selbst wenn das Pulver einmal knapp werden sollte, greift das clevere Wechselzylinderprinzip: Die TruPrint 3000 ist so ausgelegt, dass sich Vorrats- und Überlaufzylinder während des Fertigungsprozesses austauschen lassen. Das senkt Stillstands- und Nebenzeiten und erhöht gleichzeitig die Produktivität des 3D-Druckers.

Industrielles Pulver- und Teilemanagement

Mit der TRUMPF Entpackstation kommt der Anwender dank Schutzhandschuhen und Sichtschutz beim Auspacken und Reinigen nicht mit dem Pulver in Berührung.

Entscheidend für einen industriereifen Serienfertigungsprozess sind auch die Peripherie der Anlage und das Pulvermanagement. Die automatisierte Trumpf Siebstation reinigt mehrere Hundert Kilogramm Pulver pro Stunde und sichert so eine gleichbleibende Qualität des Pulvers. In Sachen Pulver überlässt Trumpf auch sonst nichts dem Zufall: Egal ob Korngröße, Korngrößenverteilung oder Fließfähigkeit - in einem speziellen Labor ermitteln die Entwickler optimale Parameter und untersuchen, bei welcher Laserleistung und Prozessgeschwindigkeit sich das Pulver bestmöglich verhält. Bevor das Pulver ausgeliefert wird, prüft Trumpf intern, ob es den Qualitätsanforderungen des Kunden genügt.

Nachdem der Aufbauprozess abgeschlossen ist, gilt es das generierte Bauteil aus der Maschine zu holen, zu reinigen und von der Substratplatte zu lösen. Hierfür hat Trumpf eine Entpackstation im Programm. Diese ist nahtlos in die Prozesskette integriert; der abgedeckte Bauzylinder lässt sich direkt in die Station fahren. Vorteil: Das externe Entpacken führt zu einer hohen Maschinenverfügbarkeit. Dank Schutzhandschuhen und Sichtschutz kommt der Anwender beim Entpacken und Reinigen nicht mit dem Pulver in Berührung. Das überschüssige Material landet am Ende wieder in der Siebstation. Dadurch ist ein sicherer und geschlossener Pulverkreislauf gewährleistet.

Neues Maschinenkonzept führt zu noch mehr Produktivität

Und wie sieht es mit der nächsten Generation von 3D-Druckern aus? Trumpf arbeitet an Maschinenkonzepten, die den additiven Prozess noch produktiver machen. Der auf der Formnext vorgestellte Demonstrator der TruPrint 5000 basiert auf dem Multilaserprinzip und ist mit drei 500 Watt starken Trumpf Lasern ausgestattet, die gleichzeitig überall in der Prozesskammer arbeiten und so schneller und effizienter Bauteile im Bauzylinder generieren.

Unabhängig von Anzahl und Geometrie der Bauteile können alle drei Laser gleichzeitig im gesamten Bauraum belichten und sind nicht auf definierte Bereiche begrenzt, was zu hohen Aufbauraten führt. Intelligente Belichtungsstrategien ermitteln automatisch die idealen Laserbahnen, so dass alle drei Laser immer teileübergreifend belichten. Zudem lassen sich die Laser flexibel den zu generierenden Bauteilen zuordnen. Vorteil hierbei: Es entstehen keine Nahtstellen an den Bauteilen, da die Außenkonturen nahtlos mit nur einem Laser erstellt werden. Mit ihrer integrierten Vorheizung von bis zu 500 Grad Celsius bietet die TruPrint 5000 zudem eine hohe Bauteilqualität und wird den hohen Produktionsanforderungen für die industrielle Serienfertigung gerecht.

Geplanter Marktstart der Multilaser-Anlage ist Ende 2017.

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