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Forschungsprojekt zum Metall-3D-Druck Neue Belichtungsstrategie soll Laserschmelzen effizienter machen

Von Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

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Schneider Electric GmbH
Parasoft® Deutschland GmbH
EOS GmbH Electro Optical Systems

Das von der EU mit 6,8 Millionen Euro geförderte Forschungs- und Innovationsprojekt „InShaPe“ will die pulverbett-basierte additive Fertigung von Metallen mittels Laserstrahl weiterentwickeln. Durch fortgeschrittene Belichtungsstrategien sollen komplexe Spezialbauteile auf Anhieb gelingen.

Die Anpassung der Laserstrahlform und die neuen Belichtungsmöglichkeiten sollen einen energie- und materialeffizienten Fertigungsprozess ermöglichen.
Die Anpassung der Laserstrahlform und die neuen Belichtungsmöglichkeiten sollen einen energie- und materialeffizienten Fertigungsprozess ermöglichen.
(Bild: EOS)

In vielen Industriebranchen wie in der Automobilindustrie, in der Luft- und Raumfahrt oder im Energiesektor steigt die Nachfrage nach metallischen Spezialbauteilen, die leicht sind und eine hohe Festigkeit besitzen. Möglich werden diese durch das additive Verfahren Laserstrahlschmelzen. Es ist jedoch noch nicht wettbewerbsfähig. Das kürzlich gestartete Projekt „InShaPe“ will das ändern. Unter Koordination der TU München arbeiten zehn Partner aus sieben Ländern drei Jahre zusammen. Sie wollen das Laserstrahlschmelzen zu einer kommerziell breiten Fertigungstechnologie weiterentwickeln, die herkömmliche Produktionsverfahren wie Druckguss in puncto Präzision und Nachhaltigkeit übertrifft. Im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik sollen folgende Vorteile erreicht werden:

  • eine siebenmal höhere Fertigungsrate
  • über 50 Prozent niedrigere Kosten
  • 60 Prozent weniger Energieverbrauch
  • 30 Prozent weniger Ausschuss

Flexible Anpassung des Laserspots und innovative Qualitätsanalyse

Der verbesserte Fertigungsprozess wird auf einem optischen Hochleistungsmodul mit programmierbarer Intensitätsverteilung und KI-Techniken zur Bestimmung der optimalen Strahlform für das Zielobjekt basieren. Die optimale Strahlform kann zum Beispiel durch den Materialtyp und die Geometrie bestimmt werden. Im Projekt wird außerdem ein innovatives Prozessüberwachungs- und -steuerungssystem zur Qualitätsanalyse entwickelt, das die gleichzeitige Beobachtung von Licht unterschiedlicher Wellenlängen in den Bereich der additiven Fertigung integriert. Die Kombination dieser beiden neuen Technologien soll effiziente Belichtungsstrategien ermöglichen, sodass komplexe Spezialbauteile auf Anhieb gelingen.

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