Laser Powder Bed Fusion

Durch den schichtweisen Aufbauprozess ohne formgebende Werkzeuge wird eine dreidimensionale Fertigungsaufgabe auf zwei Dimensionen reduziert. Die Fertigungskosten hängen nicht von der Komplexität der Geometrie, sondern wesentlich vom Volumen des aufzubauenden Bauteils ab. Dadurch bietet das LPBF eine Reihe von systematischen Vorteilen im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren wie dem Urformen oder der Zerspanung:

Komplexere Bauteildesigns und monolithisch zusammengefasste Baugruppen können ohne zusätzliche Fertigungskosten mittels LPBF gefertigt werden. Beispielsweise ermöglicht das LPBF die Integration von zusätzlichen Funktionen oder internen Leichtbaustrukturen sowie die Herstellung topologie-optimierter Bauteile. 

Mit dem LPBF-Verfahren ist die Herstellung von individualisierten Bauteilen mit unterschiedlichen Geometrien gleichzeitig innerhalb eines Prozesses möglich.

Durch das LPBF besteht die Möglichkeit, Prototypen in Kleinserien mit serienidentischen Werkstoffeigenschaften in kürzester Zeit herzustellen. Systematischer Vorteil ist die Beschleunigung der Entwicklungszeit durch eine steigende Anzahl an durchführbaren Iterationszyklen, woraus eine verkürzte Zeit bis zur Markteinführung eines neuen Produkts resultiert

Zur Etablierung des Laser Powder Bed Fusion als wirtschaftliches Fertigungsverfahren und zur Nutzung der dargestellten verfahrensspezifischen Vorteile in der Produktion ist eine ganzheitliche Betrachtung der gesamten Prozesskette erforderlich: vom Bauteildesign über die LPBF-Prozessführung und Anlagentechnik bis hin zur Endbearbeitung.

Durch die Realisierung digitaler Abbildungen von physischen Bauteilen (Digital Twin) ergibt sich die Möglichkeit, Bauteil-eigenschaften bereits vor der Fertigung festzulegen und diese im physischen Bauteil direkt mittels LPBF umzusetzen. Daraus resultiert eine höhere Agilität entlang des gesamten Produktlebenszyklus.

Seit Mitte der 90er Jahre wird das LPBF-Verfahren in enger Kooperation mit führenden Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen unter Berücksichtigung der gesamten Prozesskette stetig weiterentwickelt. Durch unsere Kompetenz und jahrelange Erfahrung können unsere Experten Sie individuell von einer ersten Idee über Machbarkeitsstudien, Prozess- und Anlagenentwicklung bis hin zur Umsetzung der Ergebnisse in Ihre Produktion unterstützen. Dabei können Sie nicht nur auf unsere umfangreiche Anlagenausstattung, bestehend aus unterschiedlichen kommerziellen Systemen und hochflexiblen Laboranlagen, sondern auch auf unser Know-how im Bereich der Laserstrahlquellen- und Optikentwicklung zurückgreifen. Durch unsere enge Kooperation mit weiteren Fraunhofer-Instituten, der FH Aachen, dem Universitätsklinikum Aachen, der RWTH Aachen University, dem Aachen Center for Additive Manufacturing (ACAM) sowie dem International Center for Turbomachinery Manufacturing (ICTM) profitieren Sie gleichzeitig von der gebündelten Kompetenz des Standorts Aachen im Bereich der additiven Fertigung.

Das Leistungsangebot umfasst unter anderem folgende FuE-Aufgaben entlang der gesamten Prozesskette:

• Design funktionsangepasster Bauteile
• Charakterisierung von Pulverwerkstoffen
• Entwicklung von Komponenten und kompletter Maschinen für das LPBF (Systems Engineering)
• Prozessüberwachung zur Qualitätssicherung
• Angepasste Prozessführung zur Steigerung der Produktivität
• Life-Cycle-Assement der gesamten Prozesskette (Nachhaltigkeit)
• Charakterisierung von Bauteil- und Materialeigenschaften
• Machbarkeitsstudien sowie Fertigung von Prototypen und Kleinstserien
• Marktstudien und Beratung
• Workshops und Seminare im Bereich Additive Manufacturing