Renishaw Laser Melting ist ein zukunftsweisendes Schichtaufbauverfahren, um sehr dichte Metallteile mittels Hochleistungslaser direkt aus dem 3D-CAD-Datensatz herzustellen. Die Teile werden aus feinen metallischen Pulvern hergestellt, die in einer streng kontrollierten Umgebung Schicht um Schicht in Stärken von 20 bis 100 Mikron vollständig geschmolzen werden.
Die generative Fertigung bietet erhebliche Vorteile gegenüber den herkömmlichen, subtraktiven Fertigungsverfahren. In der generativen Fertigung werden Strukturen aufgebaut statt Material abgetragen. Sie ermöglicht die materialsparende und umweltfreundliche Herstellung von Strukturen, die früher aufgrund ihrer Komplexität nicht für eine Bearbeitung in Frage gekommen sind. Zwei unlängst durchgeführte Projekte haben diese Vorteile quantifiziert.
Das Atkins-Projekt, das sich über drei Jahre bis April 2011 erstreckte, war ein staatliche finanziertes gemeinschaftliches Forschungs- und Entwicklungsprojekt im Volumen von 2,9 Mio. Pfund Sterling. Gegenstand der Untersuchung waren das Design, die Herstellung und der Vertrieb von Waren, und die Frage, wie Bearbeitungstechniken – von den sehr energieaufwändigen Verfahren bis hin zu nachhaltigeren Produktionsverfahren – verbessert werden können. Partner des Projekts waren unter anderem Boeing, Virgin Atlantic und Bentley Motors. Statt für den Abtrag von Material wurde das Laser-Schmelzsytem von Renishaw eingesetzt, um mittels eines hochleistungsfähigen Ytterbium-Faserlasers direkt aus dem 3C-CAD-Datensatz Schicht um Schicht komplexe, dreidimensionale Strukturen aus feinen metallischen Pulvern zu formen. Dieses Verfahren minimiert nicht nur den Ausschuss, sondern es bietet auch die Möglichkeit, Waben- und Gitterstrukturen für stabile, aber sehr leichte Werkstücke herzustellen, mit direkten Implikationen für verschiedene Industrien, wie die Luft- und Raumfahrt, Medizin- und Automobiltechnik.
Das ALSAM Projekt (Abkürzung für: Aluminium Lattice Structures via Additive Manufacturing - Aluminium-Gitterstrukturen im Vergleich zur generativen Fertigung) wurde im Herbst 2011 gestartet. Es stellt die Antwort auf den zunehmenden Druck dar, der in Bezug auf die Entwicklung sauberer und umweltfreundlicherer Produkte herrscht, um Treibhausgasemissionen und die Belastung der natürlichen Ressourcen durch die Gesellschaft zu reduzieren. Es wurde von Econolyst in Zusammenarbeit mit Renishaw, Delphi, der Universität Loughborough, Axon Automotive, Alcon und Delcam durchgeführt. ALSAM soll den Einsatz derartige Strukturen und ihr Potenzial untersuchen, Masse zu reduzieren und das Leistungsvermögen von Bauteilen zu verbessern. OEMs, die sich für die Herstellung effizienter Produkte zunehmend auf die Designoptimierung konzentrieren, haben durch das Renishaw Laser Melting eine realistischere Chance, ihre Designvorstellungen zu verwirklichen. Komplizierte Strukturen, die bislang nicht für möglich gehalten wurden, können nun hergestellt werden.
Die aktuellen Laser-Schmelzsysteme von Renishaw sind Baureihen der dritten Generation und stellen nun, nach mehreren Jahren intensiver Rückmeldungen und Marktforschungen von wichtigen Entwicklungspartnern und Kunden, den neuesten Stand der Technik in Fertigungssystemen dar. Die größten Neuerungen gegenüber den Vormodellen sind unter anderem eine variable Metallpulverdosierung, ein extrem sauerstoffarmer Konstruktionsraum und ein unvergleichlich sicheres Filterwechselsystem sowie ein Handschuheingriff, durch das der Bedienerkontakt mit Werkstoffen auf das Mindestmaß beschränkt wird.
Die Baureihe umfasst die AM250 und die AM125, die sich beide durch Vakuumtechnologie und geringen Gasverbrauch auszeichnen. Die Maschinen wurden für einen bedienerfreundlichen Einsatz in der Fertigungsumgebung entwickelt. Sie verfügen über einen Touch-Screen und verschiedene Menüoptionen zur Maschinenvorbereitung und abschießenden Reinigung. Viel Wert wurde auf die Robustheit der Maschine gelegt. Im Hinblick auf Betrieb und Wartungsfreundlichkeit dienten Werkzeugmaschinen als Maßstab. Die Kosten für Verbrauchsmaterialen wurden durch umsichtig entwickelte Konstruktionsmerkmale und Funktionen auf ein Mindestmaß gesenkt. Beispielsweise kann die weiche Auftragswalze mehrere Male gedreht werden, bevor sie ausgetauscht werden muss, und der Einsatz preiswerter Filtereinsätze bis hin zum niedrigen Gasverbrauch tragen zur Zuverlässigkeit des Systems und den geringen Betriebskosten bei.
Die Laser-Schmelzsysteme von Renishaw haben immer eine breite Auswahl an Werkstoffen verarbeitet und die neue Baureihe stellt keine Ausnahme dar. Sie besticht jedoch durch den Vorteil des schnellen Werkstoffwechsels an der AM125 über das kassettenähnliche Materialabgabesystem und durch das abnehmbare Magazin auf der AM250; dies ist besonders dann sehr nützlich, wenn es um Materialentwicklungen oder den Einsatz verschiedener Materialien geht. Die Möglichkeit, reaktive Werkstoffe, wie Titan und Aluminium, sicher verarbeiten zu können, ist ein Merkmal, das bei Renishaw Laser-Schmelzsystemen zum Standard gehört. Insbesondere die Gasschneide, die Rußpartikel beseitigt, und die beheizte Konstruktionsplattform sind beides Voraussetzungen für eine erfolgreiche Verarbeitung dieser beiden Werkstoffe.
Beide neuen Maschinen verfügen über eine voll verschweißte Vakuumkammer, die eine Niederdruckentladung und anschließende Ladung mit hochreinem Argon ermöglicht. Der Gasverbrauch ist nach der ersten Flutung der Kammer extrem niedrig und gestattet den Betrieb mit Sauerstoffkonzentrationen unter 50 ppm — ein entscheidender Faktor bei der Verarbeitung von reaktiven Werkstoffen wie Titan und Aluminium und ein erheblicher Beitrag zur Unversehrtheit des Materials und mechanischen Ausführung.
Die Vorbereitung der erforderlichen Dateien erfolgt offline über eine Auswahl von Softwaremodulen von Marcam Engineering, einem Softwareanbieter für generative Fertigungsverfahren (AM), der von Materialise übernommen wurde. Nach ihrer Fertigstellung wird die Konstruktionsdatei über eine sichere Netzwerkverbindung oder Direktanschluss auf die Maschine geladen. Die Rückführbarkeit der Produkte wurde durch die standardmäßige Einbindung von Prozessdaten und Ereignisprotokollen verbessert. Verschiedene zusätzliche Optionen für die Prozesssteuerung sind auf Anfrage erhältlich.
Weitere technische Informationen über Laser-Schmelzsysteme erhalten Sie beim Renishaw-Team unter der Telefonnummer +49 7127 981-0 oder schreiben Sie eine Email an [email protected]
Verantwortlich für den Inhalt der Pressemitteilung ist: Renishaw GmbH
Deutschland 
