SLM-Lowcost-Anlage des Fraunhofer ILT

Die Anlage kann eine mittelgroße Komponente (55 Kubikzentimeter) aus Edelstahl 1.4404 mit mehr als 99,5 % Dichte innerhalb von 12 Stunden aufbauen. Bild: Fraunhofer ILT

Kleine und mittlere Unternehmen (KMU)  können  kommerziell verfügbare, anspruchsvolle Anlagentechnik für das Laserstrahlschmelzen wegen der hohen Investitionen im Regelfall nicht wirtschaftlich auslasten.

Hier setzt das Aachener Zentrum für 3D-Druck an, das die Fachhochschule Aachen mit dem Fraunhofer ILT 2014 gegründet hat. Prof. Gebhardt, Leiter des Zentrums: „Unsere eng kooperierende Expertengruppe ermöglicht dem Mittelständler den Zugang zum 3D-Drucken.“ Das neue Zentrum unterstützt Unternehmen mit Schulungen, Beratung und Dienstleistungen im Bereich Additive Fertigung von der Bauteilkonstruktion über die Fertigung bis hin zur Nachbearbeitung.

Nun entstand in einem Projekt zusammen mit dem GoetheLab der Fachhochschule Aachen eine speziell auf die Bedürfnisse von KMU ausgerichtete Low Cost-Anlage für das Laserstrahlschmelzen (SLM: Selective Laser Melting). In diesem ersten Demonstrator erzeugt ein 140 W-Diodenlaser (Fokusdurchmesser von 250 µm) im Zusammenspiel mit einem kartesischen Achssystem komplexe Funktionsbauteile aus Metall mit einer maximalen Höhe von 90 mm und einem maximalen Durchmesser von 80 mm. Die Anlage (sie benötigt eine Aufstellfläche von 1,3 m x 0,8 m x 1,4 m) wird auf der Messe formnext in Frankfurt am Main vom 15. bis 18. November 2016 (Halle 3.1, Stand E60) erstmals gezeigt werden.

Ein vergleichbares System in dieser Bauraumgröße kostet laut Dawid Ziebura, Projektingenieur am Fraunhofer ILT, mindestens 100.000 €, während er bei der Low Cost SLM-Anlage mit einem späteren Verkaufspreis von 30.000 € rechnet. Für die Anlage spreche, dass ein Anfänger ihre Bedienung schnell innerhalb weniger Stunden erlernt und dass sie sich leicht bedienen lässt. Alle eingesetzten Komponenten ermöglichen Selbstservice und lassen sich leicht austauschen. »Die Low Cost-Anlage erleichtert vor allem den Einstieg in den metallischen 3D-Druck«, erläutert Ziebura.

Die damit herstellbaren Bauteile eignen sich für viele typische SLM-Applikationen von Prototypen, Musterteilen bis hin zu Funktionsbauteilen. Der Anwender kann dabei selbst entscheiden, wie schnell und hochwertig die Anlage arbeitet. Sie kann zum Beispiel eine mittelgroße Komponente (55 Kubikzentimeter)  aus Edelstahl 1.4404 mit mehr als 99,5 % Dichte innerhalb von 12 Stunden aufbauen. Zusätzlich eröffne die Anlage die Option, großvolumige Bauteilbereiche mit Gitterstrukturen zu füllen, um bei weniger beanspruchten Bereichen die Bauzeit zu verkürzen.

So lässt sich die Bauzeit bei einer gewählten Gitterdichte von 20 % (entspricht 20 % des ursprünglichen Volumens) um etwa 60 % verkürzen. Die Aachener wollen nun die Prozesszeit senken und die Belichtungsstrategien optimieren, um die Bauteilqualität zu verbessern. Außerdem ist auch der 3D-Druck von Bauteilen aus Aluminiumlegierungen und Werkzeugstahl geplant.