Premiere: Concept Laser presenteert het tot nu toe grootste, generatief geproduceerde onderdeel

Tabel 1: Vergelijkingswaarden Grootformaat versus Middenformaat

Tabel 1: Vergelijkende waarden voor een grootformaat- versus een middenformaat-systeem

Grootste, generatief vervaardigde onderdeel: een tandwielkast van aluminium (afmetingen: x: 474mm; y: 367mm; z: 480mm – exclusief bouwplatformhoogte) wordt opgebouwd met een snelheid van > 50cm³/u uit poeder. (Foto: Concept Laser GmbH) / Het grootste onderdeel dat met additieve productie is gemaakt: een tandwielkast van aluminium (afmetingen: x: 474mm; y: 367mm; z: 480mm – exclusief bouwplatformhoogte) wordt uit poeder opgebouwd met snelheden van > 50cm³/u. (Foto: Concept Laser GmbH)

Dr. Florian Bechmann, Hoofd Ontwikkeling bij Concept Laser: „De scheiding tussen de proceskamer en de handlingruimte, die typisch is voor Concept Laser, is relevant vanuit veiligheids- en kwaliteitsaspecten. Ook bij de X line 1000R is dit een essentieel kenmerk.“ (Foto: Concept Laser GmbH) / Dr. Florian Bechmann, Head of Development at Concept Laser: "The separation of the process chamber and the handling area is characteristic of Concept Laser and is a relevant feature in terms of safety and quality. This is a fundamental characteristic of the X line 1000R as well." (Photo: Concept Laser GmbH)

Dr. Florian Bechmann, Hoofd Ontwikkeling bij Concept Laser: „De scheiding tussen de proceskamer en de handlingruimte is kenmerkend voor Concept Laser en is een relevant aspect op het gebied van veiligheid en kwaliteit. Dit is ook een essentieel kenmerk van de X line 1000R.“ (Foto: Concept Laser GmbH)

Grote installatie X line 1000R voor de verwerking van reactieve materialen in een gesloten systeem met geautomatiseerd poedertransport en consequente scheiding van de procesruimte en de handlingruimte (Foto: Concept Laser GmbH) / De X line 1000R - groot systeem voor de verwerking van reactieve materialen binnen een gesloten systeem met automatisch poedertransport en consistente scheiding van de proceskamer en het handlinggebied (Foto: Concept Laser GmbH)

De benaderingen van additieve of generatieve productie revolutioneren momenteel het denken van ontwikkelingsingenieurs en wekken nieuwe verlangens op. Zo liggen 3D-onderdelen in XXL-formaat in de trend van de tijd. De, samen met het Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) in Aken ontwikkelde grote installatie X line 1000R blijkt een juiste ontwikkelingsstap te zijn naar nieuwe dimensies van industrieel 3D-printen met metalen. Het kernstuk van de installatie is een door het ILT ontwikkelde optiek met een 1.000 Watt-laser. De sprong van de 400 Watt-klasse naar deze nieuwe dimensie betekent een sprong in kwantiteit op het gebied van mogelijke onderdelen en opbouwsnelheden. Na een succesvolle bèta-ontwikkelingsfase presenteert Concept Laser nu de X line 1000R als seriemodel met de momenteel grootste bouwruimte op de markt (630 x 400 x 500 mm).

De X line 1000R is ontwikkeld voor het ongereedschaploos produceren van grote functionele onderdelen en technische prototypes met serienauwkeurige materiaaleigenschappen. Het hart van de X line 1000R bestaat uit een hoogvermogen laser in het kilowattbereik, dat een significante verhoging van de productiviteit mogelijk maakt ten opzichte van gangbare laserfusie-installaties.

Opbouwsnelheid neemt duidelijk toe

De X line 1000R richt zich vooral op de automobielindustrie, evenals op de lucht- en ruimtevaartsector. De installatie blijkt materiaaltechnisch multi-compatibel: terwijl in de automobielindustrie vooral aluminiumonderdelen voor lichtgewichtbouw worden gebruikt, richten lucht- en ruimtevaart zich op hoogpresterende materialen zoals titanium. De mogelijke opbouwsnelheden zijn voor beide industrieën onder kostenaspecten zeer aantrekkelijk: ligt de snelheid van een middelgrote installatie typisch bij 10-15 cm³/u, dan haalt de X line 1000R tot 65 cm³/u (wat een verhoging van tot 650% betekent). Afgedekt door gepatenteerde kwaliteitsmanagementmodules, zoals QMcoating of QMmeltpool van Concept Laser, blijft de kwaliteit van de onderdelen volledig behouden ondanks een hoogdynamisch proces.

Afsluiting van de bèta-ontwikkelingsfase

Waar de focus na de presentatie van het prototype op de Euromold 2012 lag op de ontwikkeling van op maat gemaakte machine- en besturingstechniek, richtten de ontwikkelaars van Concept Laser zich in 2013 meer op het daadwerkelijke bouwproces en de materiaalkwalificatie. Dr. Florian Bechmann, hoofd ontwikkeling bij Concept Laser: “De optimalisatie van procesparameters en een intensieve materiaalkwalificatie stonden in de bèta-fase op de agenda om de X line 1000R tot serieproductie klaar te maken.” Dit omvatte een gebalanceerde temperering van de bouwruimte om vervorming in de “overgrote” onderdelen te voorkomen. De maximale lengte van onderdelen die Concept Laser aangeeft, bedraagt 740 mm.

Grootste onderdeel gepresenteerd - eerste referenties tonen constructieve mogelijkheden

De afmetingen van het tandwielonderdeel van aluminium zijn indrukwekkend: 474 x 367 x 480 mm (zonder rekening te houden met de hoogte van de bouwplaten). Het is het tot nu toe grootste metalen onderdeel dat is vervaardigd met een poederbed-gebaseerde laserfusie. “In het geval van een hybride constructie ontstaan indien nodig geometrieën die iets boven de ‘naakte’ bouwruimte-afmetingen liggen, en een hoogte van tot 540 mm kunnen bereiken,” zegt Dr. Florian Bechmann. De X line 1000R als seriemodel maakt een significante verhoging van de opbouwsnelheden mogelijk, verbetert de oppervlakteruwheid, biedt hoge reproduceerbaarheid en betrouwbaarheid van de installatie door passende procesbewaking, en kwalificeert een breed scala aan poedermaterialen voor diverse toepassingen.

Nieuwe toepassingen ontstaan in de hoofden van de automobielindustrie

Momenteel staan voor gebruikers in de XXL-klasse uit de automobielindustrie legeringen van aluminium (AL) hoog in het vaandel. Het materiaal is aantrekkelijk voor de ontwikkelingsafdelingen in het kader van de autogewichtsreductie. Het doel is onder andere kostbare zand- en drukgiettoepassingen in vroege ontwikkelingsfasen te vervangen. Daarnaast biedt het laserCUSING-proces de mogelijkheid om lichtgewichtstructuren met hoge stijfheid te creëren, die gewichtsgeoptimaliseerde geometrieën mogelijk maken, bijna zonder constructieve beperkingen.

Ruimtevaart als drijvende kracht voor ontwikkeling

Op de horizon verschijnt een verhoogde behoefte aan toepassingen met titanium en nikkelgelegeerden. Deze materiaalklassen zijn vooral interessant voor de extreme eisen in de lucht- en ruimtevaart. De X line 1000R beschikt daarom over een gesloten systeem voor veilige proces- en poederbeheer volgens de strenge ATEX-richtlijnen. “Onder veiligheids- en kwaliteitsaspecten is de, voor Concept Laser kenmerkende, scheiding van bouw- en handlingruimte relevant,” aldus Dr. Florian Bechmann. Nieuwe toepassingen ontstaan momenteel in de hoofden van ontwikkelingsingenieurs. Naast onderdelen voor aandrijftechniek zijn dat testobjecten voor de ruimtevaart en turbineonderdelen voor energiecentrales of vliegtuigbouw. Interessant is dat laserCUSING bij turbines ook voor reparaties kan worden ingezet: zo kan een versleten turbineblad worden hersteld door laserfusie. Het nog goede turbineonderdeel kan zo tijd- en kosteneffectief een nieuwe levenscyclus ingaan.