Premiera: Concept Laser prezentuje największy dotąd, wytwarzany generatywnie element

Tabela 1: Wartości porównawcze dużego formatu versus średni format

Tabela 1: Wartości porównawcze dla systemu dużego formatu a systemu średniego formatu

Największa, generatywnie wyprodukowana część: obudowa przekładni z aluminium (wymiary: x: 474mm; y: 367mm; z: 480mm – bez wysokości platformy budowlanej) powstaje z proszku z szybkością > 50cm³/h. (Zdjęcie: Concept Laser GmbH) / The largest part produced using additive manufacturing: a gear housing made of aluminum (dimensions: x: 474mm; y: 367mm; z: 480mm – excluding build platform height) is constructed from powder at rates of > 50cm³/h. (Photo: Concept Laser GmbH)

Dr. Florian Bechmann, kierownik ds. rozwoju w Concept Laser: „Oddzielenie komory procesu od obszaru obsługi jest charakterystyczne dla Concept Laser i ma znaczenie w zakresie bezpieczeństwa i jakości. Jest to również istotna cecha linii X 1000R.” (Zdjęcie: Concept Laser GmbH) / Dr. Florian Bechmann, kierownik ds. rozwoju w Concept Laser: „Oddzielenie komory procesu od obszaru obsługi jest charakterystyczne dla Concept Laser i ma znaczenie w zakresie bezpieczeństwa i jakości. Jest to również istotna cecha linii X 1000R.” (Zdjęcie: Concept Laser GmbH)

Dr. Florian Bechmann, Kierownik ds. rozwoju w Concept Laser: „Oddzielenie komory procesu od obszaru obsługi jest charakterystyczne dla Concept Laser i stanowi istotny element pod względem bezpieczeństwa i jakości. Jest to również kluczowa cecha modelu X line 1000R.” (Zdjęcie: Concept Laser GmbH)

Großanlage X line 1000R do przetwarzania materiałów reaktywnych w zamkniętym systemie z automatycznym transportem proszku i konsekwentnym oddzieleniem komory procesu od obszaru obsługi (Zdjęcie: Concept Laser GmbH) / The X line 1000R - duży system do przetwarzania materiałów reaktywnych w zamkniętym systemie z automatycznym transportem proszku i konsekwentnym oddzieleniem komory procesu od obszaru obsługi (Zdjęcie: Concept Laser GmbH)

Przyrosty addytywnej lub generatywnej produkcji rewolucjonizują właśnie myślenie inżynierów rozwoju i budzą nowe zainteresowania. Tak więc elementy 3D w formacie XXL są na czasie. Wielka maszyna X line 1000R, opracowana we współpracy z Instytutem Fraunhofera ds. Technologii Laserowych (ILT) w Aachen, okazuje się być właściwym krokiem rozwojowym w kierunku nowych wymiarów przemysłowego druku 3D z metali. Kluczowym elementem maszyny jest optyka opracowana przez ILT z laserem o mocy 1000 W. Skok z klasy 400 W do tego nowego wymiaru oznacza kwantowy skok pod względem możliwych rozmiarów elementów i szybkości budowy. Po pomyślnym etapie beta-rozwoju, Concept Laser prezentuje teraz X line 1000R jako model seryjny z obecnie największą przestrzenią roboczą na rynku (630 x 400 x 500 mm).

Maszyna X line 1000R została opracowana do beznarzędziowej produkcji dużych funkcjonalnych elementów i prototypów technicznych o identycznych właściwościach materiałowych jak w produkcji seryjnej. Serce X line 1000R stanowi wysokowydajny laser o mocy kilowatów, który umożliwia znaczący wzrost wydajności w porównaniu do standardowych urządzeń do laserowego spiekania.

Znaczny wzrost prędkości budowy

Maszyna X line 1000R jest skierowana głównie do przemysłu motoryzacyjnego oraz branży lotniczej i kosmicznej. Urządzenie okazuje się wielokrotnie kompatybilne z różnymi materiałami: podczas gdy w przemyśle motoryzacyjnym głównie stosuje się aluminium do lekkich konstrukcji, to w lotnictwie i kosmosie skupia się na wysokowydajnych materiałach, takich jak tytan. Możliwe prędkości budowy są dla obu branż bardzo atrakcyjne z punktu widzenia kosztów: typowa prędkość dla średniego urządzenia wynosi 10-15 cm³/h, podczas gdy X line 1000R osiąga do 65 cm³/h (co stanowi wzrost do 650%). Dzięki opatentowanym modułom zarządzania jakością, takim jak QMcoating czy QMmeltpool od Concept Laser, jakość elementów pozostaje pełna mimo wysokiej dynamiki procesu.

Zakończenie fazy beta-rozwoju

Po prezentacji prototypu na Euromold 2012, skupiono się na rozwoju dostosowanych do potrzeb maszyn i systemów sterowania, natomiast w 2013 roku inżynierowie Concept Laser skoncentrowali się głównie na procesie budowy i kwalifikacji materiałów. Dr Florian Bechmann, szef rozwoju w Concept Laser: „Optymalizacja parametrów procesu i intensywna kwalifikacja materiałów były na liście zadań w fazie beta, aby doprowadzić X line 1000R do gotowości produkcyjnej.” Do tego należała zbalansowana temperaturowo kontrola przestrzeni roboczej, aby uniknąć odkształceń w „przeciążonych” elementach. Maksymalna długość elementu, według Concept Laser, wynosi 740 mm.

Prezentacja największego elementu - pierwsze referencje pokazują możliwości konstrukcyjne

Wymiary elementu przekładni z aluminium są imponujące: 474 x 367 x 480 mm (bez uwzględnienia wysokości platformy). To największy jak dotąd metalowy element wyprodukowany metodą laserowego spiekania w łóżku proszkowym. „W przypadku konstrukcji hybrydowych powstają geometrie, które nieco przekraczają „nagie” wymiary przestrzeni roboczej i mogą osiągać wysokość do 540 mm” — mówi Dr Florian Bechmann. Model seryjny X line 1000R umożliwia znaczący wzrost szybkości budowy, poprawę jakości powierzchni, wysoką powtarzalność i niezawodność urządzenia dzięki odpowiedniemu nadzorowi procesu, a także kwalifikację szerokiej gamy materiałów proszkowych do różnych zastosowań.

Nowe zastosowania w głowach przemysłu motoryzacyjnego

Obecnie dla użytkowników w klasie XXL z przemysłu motoryzacyjnego dużym zainteresowaniem cieszą się stopowe aluminium (AL). Materiał ten jest atrakcyjny w kontekście lekkiej konstrukcji samochodów. Celem jest między innymi zastąpienie kosztownych procesów odlewania piaskowego i ciśnieniowego na wczesnych etapach rozwoju. Ponadto technologia LaserCUSING umożliwia tworzenie lekkich struktur o wysokiej sztywności, które pozwalają na geometrię zoptymalizowaną pod kątem masy, niemal bez ograniczeń konstrukcyjnych.

Lotnictwo i kosmos jako czynniki napędzające rozwój

Na horyzoncie pojawia się rosnące zapotrzebowanie na zastosowania z tytanu i stopów na bazie niklu. Te materiały są szczególnie interesujące w kontekście ekstremalnych wymagań w lotnictwie i kosmosie. X line 1000R posiada zamknięty system zapewniający bezpieczne prowadzenie procesu i proszku zgodnie z rygorystycznymi wytycznymi ATEX. „Pod względem bezpieczeństwa i jakości istotne jest, jak w przypadku Concept Laser, oddzielenie przestrzeni budowy od przestrzeni obsługi. Także w przypadku X line 1000R jest to kluczowa cecha” — komentuje Dr Florian Bechmann. Nowe zastosowania powstają obecnie w głowach inżynierów rozwoju. Oprócz elementów napędowych, są to próbki do testów w lotnictwie i części turbin w energetyce lub przemyśle lotniczym. Co ciekawe, LaserCUSING może być również wykorzystywany do napraw turbin: na przykład zużyta łopatka turbiny może zostać naprawiona metodą laserowego spiekania. Element turbiny, który wciąż jest w dobrej kondycji, może w ten sposób szybko i tanio wejść w nowy cykl życia.