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Generative Fertigung auf Metallbasis (3D-Druck)

Das pulverbettbasierte Schmelzverfahren (bzw. das Laserschmelzverfahren) von Renishaw ist ein fortschrittlicher generativer Fertigungsprozess, in dem  komplexe Bauteile aus verschiedensten Metallen direkt aus 3D-CAD-Datensätzen konstruiert werden.

Was ist generative Fertigung (3D-Druck)?

Generative Fertigung ist ein Prozess, mit dem dreidimensionale Teile aus einer digitalen Datei erstellt werden. Er wird als „generativ“ bzw. „additiv“ bezeichnet, weil das Material bei diesem Verfahren in dünnen Schichten, Schicht um Schicht, „generiert“ wird. Mit dieser Technologie können komplexe Formen hergestellt werden, die mit herkömmlichen Gieß- und Bearbeitungsverfahren oder subtraktiven Methoden nicht möglich sind.

Das metallpulverbasierte generative Fertigungsverfahren von Renishaw

Das pulverbettbasierte Schmelzverfahren ist ein Schichtaufbauverfahren, bei dem feine metallische Pulver mittels eines hochleistungsfähigen Ytterbium-Faserlasers geschmolzen und zu dreidimensionalen Funktionsteilen geformt werden.

Renishaw setzt gemäß der Klassifizierung von ASTM International ein. Diese Technologie wird jedoch oft auch als Laserschmelzen, generative Fertigung auf Metallbasis, 3D-Metalldruck, Lasersintern oder Metall-AM bezeichnet.

Der Prozess wird digital, direkt aus dem 3D-CAD-Datensatz für die jeweilige Schicht gesteuert. Für jeden CAD-Datensatz einer Schicht wird eine dünne Lage Metallpulver auf der Bauplatte verteilt. Anschließend werden einige Pulverbereiche selektiv vom Laser verschmolzen. Der Prozess wird solange wiederholt, bis das Bauteil Schicht für Schicht fertiggestellt ist.  

Generative Fertigungssysteme von Renishaw arbeiten mit verschiedenen Metallen, einschließlich der Titanlegierung Ti6Al4V, Kobaltchrom, Edelstahl, der Nickellegierungen Inconel 625 und Inconel 718 sowie der Aluminiumlegierung AlSi10Mg.

Vorteile

  • Konsolidierung mehrerer Teile – Die Zahl der Einzelteile eines Aufbaus lässt sich durch die Konstruktion einer einzigen komplexen Komponente reduzieren.
  • Kosteneinsparungen bei der Werkzeugherstellung – Teile können direkt, ohne Rückgriff auf spezielle Werkzeuge, produziert werden.
  • Zugang zu komplexen Geometrien – interne Kanäle für konforme Kühlung, verdeckte Merkmale, dünne Wände und feine Gitterstrukturen.
  • Freiheit von den Einschränkungen, die mit herkömmlichen subtraktiven und Gießverfahren verbunden sind – wenn gleichzeitig die Konstruktionsregeln für das neue AM-Konzept angewandt werden
  • Leichtbauweise – Werkstoff nur da, wo er notwendig ist, zur optimalen Gewichtsreduzierung
  • Maßgeschneiderte oder angepasste Teile.
  • Schnelle Design-Iterationen bis zur Fertigung.
  • Ergänzende Technologie – Das generative Fertigungsverfahren kann in laufende Fertigungsprozesse integriert werden, um Prozessschritte und Lieferzeiten zu verkürzen und Kosten zu sparen.

In welchen Branchen wird generative Fertigung eingesetzt?

Zu den ersten Nutzern der generativen Fertigung zählten High-End-Technologien – Kunden aus dem Automobil-, Luft-und Raumfahrt- sowie Konsumgütersektor. Sie kommt vermehrt in allen möglichen Industriezweigen zur Anwendung, insbesondere in der Dentaltechnik, Medizin und im Werkzeugbau. Renishaw verfügt über ein sehr engagiertes Team, das sich speziell mit Lösungen für den Gesundheitssektor befasst.

Modernste generative Fertigungssysteme auf Metallbasis werden eingesetzt, um Endanwendungsteile in kleinen Losgrößen zu produzieren. Eine wachsende Zahl von Original-Maschinenherstellern (OEM) nutzt sie als ergänzende Technologie und integralen Bestandteil ihrer Produktionsprozesse.

Es ist absehbar, dass generative Fertigungsverfahren bald in allen Fertigungsindustrien zum Einsatz kommen.