Prozessentwicklung für das Selective Laser Melting

Themenbroschüre Prozessentwicklung für das Selective Laser Melting

Themenbroschüre Prozessentwicklung für das Selective Laser Melting

Das Fraunhofer ILT beschäftigt sich bereits seit Mitte der neunziger Jahre mit der Entwicklung des Selective Laser Melting-Verfahrens (SLM) und betreibt seitdem konsequent die Weiterentwicklung der gesamten SLM-Prozesskette mit dem Ziel, das Verfahren für den Einsatz in der industriellen Produktion zu qualifizieren und in bestehende Produktionsabläufe zu integrieren. Die Experten des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT arbeiten hier gemeinsam mit Kunden aus Industrie und Forschung interdisziplinär zusammen.

Das SLM-Verfahren

Durch den schichtweisen Aufbau direkt aus CAD-Daten können mittels SLM hochkomplexe Bauteile aus metallischen Serienwerkstoffen ohne formgebende Werkzeuge produziert werden, die mit konventionellen Fertigungstechniken wie Gießen oder Zerspanen nicht herstellbar sind. Da bisherige fertigungsbedingte Restriktionen entfallen, können zukünftig völlig neue Bauteile mit innovativen Funktionalitäten realisiert werden.

Für die Erweiterung des Einsatzspektrums in der industriellen Produktion ist unter anderem die kontinuierliche Verbesserung von Bauteilqualität, Produktivität, Prozessrobustheit und Werkstoffvielfalt erforderlich. Am Fraunhofer ILT unterstützen wir Sie bei der Optimierung der SLM-Prozessführung für Ihre Anwendung und erweitern dadurch kontinuierlich die Prozessgrenzen.

Bauteilqualität

Zur kontinuierlichen Verbesserung von Oberflächenqualität und Detailauflösung werden neue Prozessführungsstrategien wie beispielsweise die Belichtung mit modulierter Laserleistung zur Kontrolle der Schmelzbadausdehnung entwickelt. Zur Vermeidung von Rissen bei schwer schweißbaren Werkstoffen (z.B. Vergütungsstähle) sowie Verringerung von Spannungen und Verzügen im Allgemeinen werden unter anderem werkstoffangepasste Belichtungsstrategien und Temperaturführungen eingesetzt. Neben den experimentellen Untersuchungen entwickeln unsere Experten Modelle zur Simulation des SLM-Prozesses, die das Prozessverständnis stetig erweitern.

Produktivität

Zur Steigerung der Produktivität des SLM-Prozesses werden angepasste Prozessführungsstrategien zur effizienten Nutzung einer höheren Laserleistung sowie parallel eingesetzter Laserstrahlquellen entwickelt und hinsichtlich der erzielbaren Aufbauraten sowie der daraus resultierenden Bauteileigenschaften bewertet.

Robustheit

Zur Verbesserung der Robustheit und Reproduzierbarkeit des SLM-Prozesses ermitteln wir systematisch den Einfluss von Pulverwerkstoff, Anlagenkomponenten (z.B. des optischen Systems, des Pulverauftrags und der Schutzgasführung) sowie der Belichtungsstrategie auf die Prozessstabilität und Bauteilqualität. Darüber hinaus werden zur Qualitätssicherung Online-Prozessüberwachungsmethoden für das SLM entwickelt.

Werkstoffspektrum

Die kontinuierliche Erweiterung des verarbeitbaren Werkstoffspektrums wird sowohl für kundenindividuelle Werkstoffe als auch für anwendungs- und branchenübergreifende Werkstoffgruppen wie z.B. Kupfer oder Magnesiumlegierungen durchgeführt. Dies umfasst die Anpassung der Verfahrensparameter und der Anlagentechnik inklusive der Laserstrahlquelle an den eingesetzten Werkstoff. Zudem bieten wir die Bestimmung der geeigneten Wärmenachbehandlung sowie die Ermittlung der erzielbaren mechanischen Eigenschaften.

Leistungsspektrum

Das SLM-Verfahren wurde Mitte der 90er am Fraunhofer ILT entwickelt und seitdem in enger Kooperation mit führenden Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen unter Berücksichtigung der gesamten Prozesskette konsequent weiterentwickelt. Durch unsere Kompetenz und jahrelange Erfahrung in diesem Bereich können unsere Experten Sie von einer ersten Idee über Machbarkeitsstudien, Prozessund Anlagenentwicklung bis hin zur Integration der Ergebnisse in Ihren Produktionsablauf individuell 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 Uniklinikum Aachen und der RWTH Aachen University profitieren Sie außerdem von der gebündelten Kompetenz des Standorts Aachen im Bereich der Additiven Fertigung.