Erweiterte Grenzen Flexiblere additive Fertigung bei hochfesten Materialien

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Makino und das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) nutzen EHLA und EHLA3D, um die Grenzen der additiven Fertigung neu zu definieren. Und das meint man damit ...

Durch die Integration in eine 5-Achs-CNC-Plattform bietet das extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen in 3D (EHLA3D) nun die Möglichkeit, auch komplexe Geometrien mit hochfesten Materialien effizient zu produzieren, zu beschichten oder zu reparieren, präzisieren die Partner. Die Forschungskooperation verkürze damit die Produktionszeiten und verlängere die Lebensdauer von Komponenten in kritischen Industrien, während sie gleichzeitig die Grundlagen für zukünftige Innovationen in der Kreislaufwirtschaft lege.

Neue Kinematik optimiert den EHLA-Prozess

Lasertechnik spielt eine zentrale Rolle in der Fertigungstechnik, heißt es weiter. Das gelte insbesondere im Bereich der additiven Fertigung. Makino, ein global agierender Hersteller von Werkzeugmaschinen mit Hauptsitz in Japan, und das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) wagten vor diesem Hintergrund einen spannenden, technischen Vorstoß. Denn die Experten wollten nichts Geringeres als das extreme EHLA auf eine fünfachsige CNC-Plattform übertragen. Dafür musste allerdings zunächst eine Kinematik entwickelt werden, die eine schnelle und dynamische Bewegung des Bearbeitungskopfes für den EHLA-Prozess erlaubt. Denn so lassen sich vielfältige Geometrien flexibel herstellen und Bauteile können mit einer bisher unerreichten Bandbreite an Materialien beschichtet werden.

Zunächst dachten die Projektpartner ausschließlich an die additive Fertigung, doch schon bald kam das Thema Reparaturen auf. Denn Reparaturen seien ausgesprochen spannend. Viele teure Komponenten müssten selbst bei leichten Defekten ausgetauscht werden. Doch dafür bietet eine flexible Anlage wie die von Makino mit einem Dreh- und Kipptisch tatsächlich gute Chancen, was Kosten für die Neuherstellung spart, Transporte und Lieferzeiten vermeidet sowie Stillstände minimiert. Nicht zuletzt sei das Thema Reparatur eine Grundvoraussetzung für eine zukünftige Kreislaufwirtschaft.

Makino-Maschine mit Rekordvorschub

Makinos Aufgabe beschränkte sich aber nicht nur auf die CNC-Hardware, sondern auch auf die Prozesssteuerung. Denn die galt es komplett neu zu entwerfen. Die Herausforderung bestand darin, die Maschine technisch auf hohe Beschleunigungen hin anzupassen, sowie die Prozesssteuerung und Maschinenkinematik so zu optimieren, dass die Interaktion zwischen Laserstrahl und Material exakt kontrolliert werden kann. Die von der Makino-Niederlassung in Singapur entwickelte Werkzeugmaschine erreicht eine effektive Vorschubgeschwindigkeit von maximal 30 Metern pro Minute, was, wie betont wird, eine erhebliche Steigerung im Vergleich zu herkömmlichen Systemen darstellt. Diese Geschwindigkeit sei außerdem bei der Bearbeitung großer und komplexer Bauteile von besonderem Vorteil, weil so die Produktionszeiten schrumpften. Die technischen Verbesserungen führten auch zu einer konstant hohen Qualität der Endprodukte und einer verbesserten Wirtschaftlichkeit des Fertigungsprozesses. Das ist nach Aussage der Partner besonders für hochwertige Bauteile in der Luft- und Raumfahrt sowie im Werkzeugbau von Bedeutung.

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