Selektives Laserschmelzen

Andrea Gillhuber,

Effizienter Materialaufbau im Pulverbettverfahren

Mit dem selektiven Laserschmelzen im Pulverbett und dem Laserauftragsschweißen mittels Pulverdüse etabliert sich DMG Mori als Komplettanbieter in der additiven Fertigung metallischer Werkstücke. Speziell mit der Baureihe Lasertec SLM, dem Pulvermodul rePlug und der Optomet-Software für eine einfache Anpassung der Parameter bietet das Unternehmen ein Gesamtpaket im selektiven Laserschmelzen.
Optomet verfügt über sich selbst anpassende und lernende Algorithmen, die alle erforderlichen Parameter für den SLM-Prozess vorab innerhalb von Minuten kalkulieren. © DMG Mori

Seit 2013 hat DMG Mori sein Angebot im Additive Manufacturing kontinuierlich ausgebaut – zunächst im Bereich des Laserauftragsschweißens mittels Pulverdüse auf den Maschinen Lasertec 3D und Lasertec 3D hybrid. Die Erweiterung um das Pulverbettverfahren und damit auch der Schritt zum globalen Komplettanbieter in der additiven Fertigung metallischer Werkstücke folgten 2017 mit der Übernahme der Realizer GmbH. Das Portfolio umfasst hier die Lasertec 30 SLM 2nd Generation und die Lasertec 12 SLM. Beide Modelle punkten mit dem innovativen Pulver-Handling – das Pulvermodul rePlug ermöglicht einen Materialwechsel in weniger als zwei Stunden – und den Softwarelösungen mit Celos und Optomet. Letztere ermöglicht eine einfache Anpassung aller Parameter binnen weniger Minuten. Die DMG Mori Academy komplettiert das Angebot im Additive Manufacturing durch das AM Consulting für schnelle Technologieeinführung bei neuen Anwendern dieser Fertigungsverfahren.

„Dank additiver Fertigungstechnologien haben Produktentwickler und Konstrukteure ganz neue Gestaltungsmöglichkeiten, wenn konventionelle Verfahren an ihre Grenzen stoßen oder schlichtweg zu teuer sind“, erklärt Mathias Wolpiansky, Geschäftsführer Realizer. Insbesondere als Ergänzung zu den konventionellen Herstellungsmethoden seien die Verfahren mit Pulverdüse oder im Pulverbett sinnvolle und zukunftsträchtige Alternativen im Fertigungsprozess.

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Prozessdenken hat bei DMG Mori Vorrang, denn mit seinem breit gefächerten Maschinenportfolio sowohl in der Zerspanung als auch im Additive Manufacturing denkt der Werkzeugmaschinenhersteller ganzheitlich, wie Wolpiansky fortfährt: „Eine wirtschaftliche Nutzung additiver Fertigungstechnologien erfordert eine sinnvolle Integration in bestehende Produktionssysteme und Prozessketten.“ Nur dann könne der Schritt von der Prototypen- und Kleinserienfertigung zur Serienfertigung gelingen.

Zwei Prozessketten mit additiver Fertigung im Pulverbett

Für die additive Fertigung im Pulverbett (Selective Laser Melting) hat DMG Mori die Lasertec 30 SLM 2nd Generation im Angebot. Die zweite Generation der Maschine hat einen Bauraum von 300 mm × 300 mm × 300 mm und bietet im neuen Stealth-Design einiges an Bedienkomfort. Zwei Prozessketten lassen sich mit der Pulverbetttechnologie realisieren: Zum einen können Anwender additiv gefertigte Werkstücke auf einer Fräsmaschine wie der 5-achsigen DMU 50 3rd Generation mit der erforderlichen Oberflächenqualität nachbearbeiten, zum anderen kann die Lasertec 30 SLM 2nd Generation im Pulverbett zuvor gefräste Grundplatten oder -körper ganz ohne Stützstrukturen fertigstellen.

Viermal genauer als der Industriestandard

Mit einem Fokusdurchmesser von lediglich 35 µm ist die Lasertec 12 SLM viermal genauer als der aktuelle Industriestandard. © DMG Mori

Das jüngste Modell in der Lasertec-SLM-Baureihe ist die Lasertec 12 SLM. Sie zeichnet sich durch ihre überdurchschnittliche Genauigkeit aus. „Mit einem Fokusdurchmesser von lediglich 35 µm ist sie viermal genauer als der aktuelle Industriestandard“, vergleicht Florian Feucht, Leiter Vertrieb und Anwendungstechnik Realizer. Dies erlaube eine deutlich feinere Auflösung der Strukturen. „Das Ergebnis sind wesentlich dünnere Wandstärken.“ Gleichzeitig biete die Pulverbettmaschine ein für diese Präzisionsklasse einzigartiges Bauvolumen von 125 mm × 125 mm × 200 mm.

Arbeitssicherheit, Prozessautonomie und Ergonomie in einem Paket

Im Markt der additiven Systeme zum selektiven Laserschmelzen überzeugen beide Lasertec-SLM-Maschinen mit Flexibilität, Produktivität und Prozesssicherheit. Ein Highlight ist das flexible Pulvermodul rePlug, das an der Lasertec 12 SLM und an der Lasertec 30 SLM 2nd Generation genutzt werden kann. „Es ermöglicht einen Materialwechsel in weniger als zwei Stunden. Der geschlossene Pulverkreislauf gewährleistet ein hohes Maß an Arbeitssicherheit und Prozessautonomie“, erklärt Wolpiansky. Die ergonomische Gestaltung der Maschine im neuen Stealth-Design spiegelt zudem das wider, was DMG Mori bereits seit vielen Jahren kontinuierlich verfolgt und optimiert. Die Bedienung solle für den Anwender durch eine noch bessere Zugänglichkeit wichtiger Elemente erleichtert werden: „Dadurch ist die Arbeit an den Maschinen langfristig effizienter.”

Das flexible Pulvermodul rePlug kann sowohl an der Lasertec 12 SLM als auch an der Lasertec 30 SLM 2nd Generation genutzt werden. © DMG Mori

Als durchgängige Software-Lösung für die CAM-Programmierung und Maschinensteuerung rundet Celos die Prozessketten mit der Lasertec SLM Baureihe ab. „Durch die abgestimmte und einheitliche Bedienoberfläche lassen sich Bauteile mit einem minimalen Zeitaufwand extern programmieren und an der Maschine übernehmen“, ergänzt Feucht. Dank des effizienten Informationsflusses und der intuitiven Bedienung garantiere Celos optimale Abläufe in der Vor- und Nachbearbeitung additiv gefertigter Bauteile. Das offene System der Lasertec SLM Baureihe ermöglicht eine individuelle Anpassung aller Maschineneinstellungen und Prozessparameter, bis hin zu einer uneingeschränkten Wahl des Materialherstellers.

Intelligente Steuerung aller Prozessparameter

Mit einer Beteiligung von 30 Prozent an dem indischen Softwareentwickler Intech erschließt sich DMG Mori den Zugang zu wichtigem Software- und Technologie-Know-how für die generative Produktion. Als Vorreiter im Bereich des 3D-Drucks in Indien hat sich das Unternehmen auf Additive Manufacturing sowie damit verbundene Softwarelösungen spezialisiert – einschließlich der künstlichen Intelligenz für diesen Bereich. Ein erstes Resultat dieser Zusammenarbeit ist die neue Optomet-Software, die Intech für die Lasertec SLM Baureihe von DMG Mori anbietet. „Optomet verfügt über sich selbst anpassende und lernende Algorithmen, die alle erforderlichen Parameter für den SLM-Prozess vorab innerhalb von Minuten kalkulieren“, beschreibt Wolpiansky die Funktionsweise. Dadurch ließen sich zum Beispiel Schichtstärken frei berechnen. „Das wiederum beschleunigt den Aufbau und macht den Prozess produktiver.“ Eine in Optomet integrierte Materialdatenbank erlaube es Anwendern, Material von allen Herstellern zu nutzen, ohne dieses vorher zu testen. Das offene System lässt auch eine selbstständige Erweiterung dieser Datenbank durch eigene Experimente zu. Die Software ist zudem in der Lage, Parameter so anzupassen, dass Materialeigenschaften wie Härte, Porosität und Elastizität verändert oder optimiert werden können.

Vier Prozessketten im Additive Manufacturing

Zwei Prozessketten lassen sich mit der Pulverbetttechnologie realisieren: Zum einen können die Anwender additiv gefertigte Werkstücke auf einer Fräsmaschine wie der 5-achsigen DMU 50 3rd Generation mit der erforderlichen Oberflächenqualität nachbearbeiten, zum anderen können die Modelle der Baureihe Lasertec SLM im Pulverbett zuvor gefräste Grundplatten oder -körper ganz ohne Stützstrukturen fertigstellen – zusammen mit der Pulverdüsentechnologie kann DMG Mori also insgesamt vier Prozessketten realisieren.

Die Lasertec 65 3D hybrid vereint Pulverdüse und 5-Achs-Simultanfräsen in einer Aufspannung, während die Lasertec 3D für das reine Laserauftragsschweißen (wie auch die Lasertec-SLM-Baureihe) als optimale Ergänzung in einem bestehenden Maschinenpark fungiert.

AM-Consulting für schnelle Technologieeinführung

Auf der diesjährigen Hausausstellung bei Deckel Maho in Pfronten präsentierte DMG Mori seine Kompetenz im Bereich der Additiven Fertigung. © DMG Mori

Die vier Prozessketten zeigen, dass die additive Fertigung eine ernst zu nehmende Ergänzung zur konventionellen Zerspanung ist und gänzlich neue Gestaltungsmöglichkeiten bietet. In vielen Unternehmen ist das Potenzial der Technologie bereits erkannt, oftmals fehlen jedoch die Erfahrung und das notwendige Wissen.

Mit ihrem neuen Beratungsansatz verfolgt die DMG Mori Academy das Ziel, Unternehmen beim Aufbau des erforderlichen Know-hows zu unterstützen und die Prozessketten rund um die Baureihen Lasertec 3D und Lasertec SLM zu etablieren. Das Beratungsportfolio umfasst Leistungen entlang der gesamten Prozesskette, darunter auch der AM-Quickcheck als Einstieg zur Erschließung dieser Potentiale.

Sascha Dietze, Redakteur bei pressGate / ag

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