Premier: A Concept Laser bemutatja eddig legnagyobb, generatív módon gyártott alkatrész

Táblázat 1: Összehasonlító értékek Nagyformátum vs. Középméret

Táblázat 1: Összehasonlító értékek nagy és közepes formátumú rendszer esetén

Legnagyobb, generatív módon készült alkatrész: egy alumínium fogaskerék-ház (méretek: x: 474mm; y: 367mm; z: 480mm – a felépítési platform magassága nélkül) több mint 50cm³/h sebességgel készül porból. (Fotó: Concept Laser GmbH) / A legnagyobb alkatrész, amit additív gyártással készítettek: egy alumínium fogaskerék-ház (méretek: x: 474mm; y: 367mm; z: 480mm – a felépítési platform magassága nélkül) porból, > 50cm³/h sebességgel. (Fotó: Concept Laser GmbH)

Dr. Florian Bechmann, fejlesztési vezető a Concept Laser-nél: „Biztonsági és minőségi szempontból releváns a Concept Laser-re jellemző elkülönítés, a gyártási és kezelő tér között. Ez a X line 1000R esetében is alapvető jellemző.” (Fotó: Concept Laser GmbH) / Dr. Florian Bechmann, a Concept Laser fejlesztési igazgatója: „A gyártási kamra és a kezelőterület elkülönítése jellemző a Concept Laser-re, és releváns biztonsági és minőségi szempontból. Ez a X line 1000R esetében is alapvető jellemző.” (Fotó: Concept Laser GmbH)

Dr. Florian Bechmann, fejlesztési vezető a Concept Laser-nél: „Biztonsági és minőségi szempontból lényeges a Concept Laser-re jellemző elválasztás, a gyártási és kezelő tér között. Ez a X line 1000R esetében is alapvető jellemző.” (Fotó: Concept Laser GmbH) / Dr. Florian Bechmann, a Concept Laser fejlesztési vezetője: „A folyamatkamra és a kezelőterület szétválasztása jellemző a Concept Laser-re, és releváns biztonsági és minőségi szempontból. Ez alapvető jellemzője a X line 1000R-nek is.” (Fotó: Concept Laser GmbH)

Großanlage X line 1000R zur Verarbeitung von reaktiven Materialien im geschlossenen System mit automatisiertem Pulvertransport und konsequenter Trennung von Bau- und Handling-Raum (Foto: Concept Laser GmbH) / Az X line 1000R - nagy rendszer reaktív anyagok feldolgozására zárt rendszerben, automatikus por szállítással és következetes elválasztással a folyamatkamra és a kezelőterület között (Fotó: Concept Laser GmbH)

A additív vagy generatív gyártási megközelítések épp most forradalmasítják a fejlesztőmérnökök gondolkodását, és új vágyakat ébresztenek. Így a 3D-alkatrészek XXL méretben a korszak trendje. A Fraunhofer Lasertechnikai Intézettel (ILT) Aachenben közösen kifejlesztett nagyberendezés, az X line 1000R, valódi lépést jelent az ipari fém 3D nyomtatás új dimenzióiba. A berendezés központi eleme egy az ILT által kifejlesztett optika, 1000 wattos lézerrel. A 400 wattos osztályról való átugrás ebbe az új dimenzióba kvantumszintű ugrást jelent a lehetséges alkatrésznagyságok és felépítési sebességek tekintetében. A Concept Laser sikeres béta-fejlesztési szakaszát követően most bemutatja az X line 1000R sorozatmodellként, a jelenleg legnagyobb gyártási térrel a piacon (630 x 400 x 500 mm).

A X line 1000R-t azzal a céllal fejlesztették ki, hogy nagy funkcionális alkatrészek és technikai prototípusok sorozatban gyárthatók legyenek, azonos anyagtulajdonságokkal. Az X line 1000R szívét egy kilowattos kategóriájú nagy teljesítményű lézer alkotja, amely jelentősen növeli a termelékenységet a piacon elérhető lézeres olvasztási rendszerekhez képest.

Az építési sebesség jelentősen növekszik

A X line 1000R elsősorban az autóipar és a légi- és űrtechnika számára készült. A berendezés anyagok tekintetében multi-kompatibilis: az autóiparban elsősorban könnyűfém, például alumínium alkatrészeket gyártanak, míg a légi- és űrtechnika magas teljesítményű anyagokat, például titánt alkalmaz. A felépítési sebességek mindkét iparágban rendkívül vonzóak költségszempontból: egy közepes méretű berendezés sebessége általában 10-15 cm³/h, míg a X line 1000R akár 65 cm³/h-t is elérhet (ami akár 650%-os növekedést jelent). A Concept Laser szabadalmaztatott minőség-ellenőrző moduljai, mint a QMcoating vagy a QMmeltpool, biztosítják, hogy a magas dinamizmus ellenére is megmaradjon a alkatrészek minősége.

Béta-fejlesztési szakasz lezárása

Miután a prototípus bemutatására az Euromold 2012-en került sor, a fejlesztés fókusza a személyre szabott gép- és vezérlőtechnika fejlesztésén volt, a Concept Laser fejlesztői 2013-ban azonban egyre inkább a gyártási folyamatra és az anyagminőségre összpontosítottak. Dr. Florian Bechmann, a Concept Laser fejlesztési vezetője így nyilatkozott: „A béta-fázisban a folyamatparaméterek optimalizálása és az anyagminőség alapos vizsgálata állt a napirenden, hogy az X line 1000R sorozatgyártásra kész legyen.” Ide tartozott a gyártási tér kiegyensúlyozott hőmérséklet-szabályozása, hogy elkerüljék a „túl nagy” alkatrészek deformációját. A maximális alkatrészhossz 740 mm.

Legnagyobb alkatrész bemutatása – első referenciák a szerkezeti lehetőségekről

A fém fogaskerék alkatrész méretei figyelemre méltóak: 474 x 367 x 480 mm (a gyártási táblák magasságát nem számítva). Ez eddig a legnagyobb fém alkatrész, amit poralapú lézerolvasztással gyártottak. „Hibrid gyártási módszernél szükség szerint olyan geometria alakulhat ki, amely kissé meghaladja a „nyers” gyártási tér méreteit, és akár 540 mm magas is lehet” – mondta Dr. Florian Bechmann. A sorozatgyártásra szánt X line 1000R jelentősen növeli a felépítési sebességet, javítja a felületi minőséget, magas reprodukálhatóságot és megbízhatóságot biztosít a megfelelő folyamatfelügyelet révén, valamint széles körű poranyag-alkalmazási lehetőséget kínál különböző felhasználási területeken.

Új alkalmazások az autóipar fejében

Jelenleg az autóiparban az alumíniumötvözetek (AL) a legkeresettebbek az XXL kategóriában. Az anyag a könnyű szerkezetek fejlesztésében vonzó az autóipari kutatóintézetek számára. Cél, hogy többek között költséges homok- és öntvényes alkalmazásokat helyettesítsenek a korai fejlesztési szakaszokban. Emellett a LaserCUSING eljárás lehetőséget ad könnyűszerkezetes struktúrák kialakítására, magas merevséggel, amelyek súlyoptimalizált geometriai formákat tesznek lehetővé, szinte konstruktív korlátozások nélkül.

Légi- és űrtechnika mint fejlesztő hajtóerő

Jelentős igény mutatkozik titán és nikkelötvözetek alkalmazására a horizonton. Ezek az anyagkategóriák különösen az extrém követelményeknek megfelelő légi- és űrtechnikai alkalmazásokban érdekeltek. Az X line 1000R zárt rendszerrel rendelkezik, amely biztonságos folyamat- és porkezelést tesz lehetővé az ATEX szigorú irányelveinek megfelelően. „Biztonsági és minőségügyi szempontból lényeges az, hogy a Concept Laser-re jellemző, a gyártási és kezelési tér szétválasztott rendszerrel dolgozik” – kommentálta Dr. Florian Bechmann. Új alkalmazások jelennek meg a fejlesztőmérnökök fejében. A hajtóművekhez készült alkatrészeken túl, ezek lehetnek kísérleti példányok a légi technikában vagy turbinák a erőművekben és repülőgépekben. Érdekes módon a LaserCUSING a turbinák javítására is alkalmazható: például egy elhasználódott turbinaszelep javítható lézerolvasztással. A még jó anyagminőségű turbinatartály gyorsan és költséghatékonyan új élettartamba helyezhető.