Formnext: Wie neue Lasertechnologien die additive Fertigung beflügeln

• Demnächst öffnet erstmals wieder die Formnext, die Fachmesse zum Thema additive Fertigung, im „Real Life“ ihre Tore.
• Mit dabei ist die Raylase GmbH, mit speziellen Angeboten an neuartigen Laser-Ablenkeinheiten, Ansteuerungselektronik und der dazu gehörigen Laserprozess-Software für die industrielle Produktion.

Die Raylase GmbH zeigt auf der Messe Formnext unter anderem in Halle 12.0, Stand C09 den Scan-Field-Calibrator als Neuheit. Der Scan-Field-Calibrator (SFC) von Raylase übernimmt die Kalibrierung von Prozessfeldern für die Laserbearbeitung von großen Bauteilen in der additiven Fertigung. Statt wie üblich manuell wird das Scan-Feld automatisch vermessen und digital korrigiert. Damit sollen sich Schwierigkeiten erübrigen, da kein erheblicher Zeitaufwand, keine limitierte Korrekturgenauigkeit und keinerlei Fehlerrisiko. Mit dem SFC lassen sich Felder bis zu 600 x 600 mm² kalibrieren, auch überlappende Scanfelder werden automatisch zueinander ausgerichtet. Die Genauigkeit der Messergebnisse ist hoch.

Die durchschnittliche Messgenauigkeit liegt beim SFC bei ± 4 μm mit einer Standardabweichung von 2 μm. Damit lässt sich eine durchschnittliche Prozessfeldkorrekturgenauigkeit von ± 15 μm erreichen. Und das alles passiert in ca. fünf Minuten pro Scan-Feld im Gegensatz zur manuellen Laserprozess­feldkalibrierung in mehreren Stunden oder gar Tagen. Der SFC unterstützt damit die Industrie auf ihrem Transformationsweg zu mehr Digitalisierung hin zu einer einfacheren Handhabung, größeren Schnelligkeit bei gleichzeitig besserer Qualität der Laserprozesse.

Vielfältige Möglichkeiten zur Erzeugung unterschiedlicher Strahlprofile

Um Qualität und Produktivität in der additiven Fertigung geht es auch bei einer besonderen Kombination zweier Produkte, die die TU München bzw. das iwb, das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften aktuell untersuchen. Frau Prof. Dr.-Ing. Katrin Wudy, Expertin und Professorin für die laserbasierte additive Fertigung wird über die bisherigen Metallurgie-Ergebnisse des einzigartigen Zusammenspiels des Raylase AM Moduls mit dem nLight AFX-1000-Laser auf der Formnext am Messestand von nLight in der Halle 12.0, B128 am Dienstag, den 16. Oktober um 14.00 Uhr berichten. Mit dem patentierten AM Modul Next Gen von Raylase mit Zoom-Achse, das bereits zu einer Verdoppelung des Spotdurchmessers bei optimaler Fokuslage führt, erreichen Maschinenbauer in Kombination mit dem programmierbaren Faserlaser nLight AFX-1000-Laser viele Möglichkeiten bei der Erzeugung unterschiedlicher Strahlprofile. Dabei lässt sich die Intensitätsverteilung der Strahlquellen, bestehend aus einem Single-mode-Zentrum- und einem Ringstrahl schnell von einem typischen Gauss-Profil auf sechs verschiedene ringförmige Profile umschalten.

Kritische Prozessbeschränkungen des Pulverbettverfahrens überwinden

Die unterschiedlichen Leistungen der beiden übereinanderliegenden Laserstrahlen erzeugen nicht nur einen homogenen Energieeintrag bei Vermeidung von Spritzern und Hitzerissen. Sie erhöhen zudem auch die Produktion in der additiven Fertigung um das Vierfache. Über alle Vorteile im „LPBF – Laser Powder Bed Fusion“-Verfahren geben Raylase-Mitarbeiter im Rahmen der Präsentation von Professorin Wudy weiter Auskunft. „TUM, Optoprim, der deutsche Vertriebspartner von nLight-Lasern und Raylase haben ihre Kräfte gebündelt, um die  kritischen Prozessbeschränkungen bei LPBF-Anwendungen wie mangelnde Reproduzierbarkeit und reduzierte Produktionsgeschwindigkeit zu lösen“, benennt denn auch Wolfgang Lehmann, Produktmanager bei Raylase, die Vorteile der Kooperation.

Laserkomponenten für die optimale Gestaltung von 3D-Bauteilen auf der Formnext

Auch auf der diesjährigen Formnext zeigt Raylase sein Produktportfolio der Axialscan-Fiber-Laserablenkeinheiten mit der Monitoring-Einheit Rayspector. Insbesondere Maschinenbauer im AM-Bereich bieten die Laserkomponenten die Möglichkeit, ihre 3D-Bauteile damit noch besser zu gestalten. Im Fokus steht dabei der Prozess des „Hatchings“. Hier handelt es sich um das effiziente, überlappende Füllen der 2D-Konturen eines Pulver-Layers mit verhältnismäßig großem Spotdurchmesser und das anschließende „Nachziehen“ der Kontur mit einem kleinen Spotdurchmesser und höchster Präzision.

Der Rayspector ergänzt dabei den AS Fiber optimal als opto-mechanische Plattform um das entscheidende Prozess-Monitoring. Er bietet zudem zwei parallele optische Pfade für Kamera und Sensorik für den „Melt-Pool“. Die im Fokus hoch dynamisch nachgeführte Kamera dient hierbei der Produktionseinrichtung und Überwachung. An den zweiten Sensorpfad lässt sich ein Quotientenpyrometer oder eine Lichtintensitätsmesseinrichtung anschließen. In Kombination erweisen sich die beiden Produkte somit als sehr effiziente Einheit für wichtige Prozessschritte in der AM-Fertigung.

Die digitalen opto-mechanische Laser-Ablenkeinheiten von Raylase sollen zahlreiche Laserprozesse in der additiven Fertigung optimieren. Sie lassen sich darüber hinaus leicht in die Fertigungslinien der Maschinenbauer integrieren. Damit erlauben sie eine einfachere Skalierung bei hoher Produktionsgeschwindigkeit und Präzision. Auf diese Weise können sie zu einem größeren Output in geringerer Zeit führen und zudem die Kosten in vielen wichtigen AM-Produktionsschritten reduzieren helfen.

Raylase auf der Formnext 2021: Halle 12.0, Stand C09

Bild oben: Der neue Scan-Field-Calibrator von Raylase bietet Zeiteffizienz und Präzision. Bildquelle: Raylase

Weitere Informationen: https://www.raylase.de/de

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