アディティブマニュファクチャリング

スムーズなプロセス管理 – 均質で細孔や亀裂のない材料コーティング – 最適な効果

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Zum generativen Fertigen von Bauteilen, oft auch als Additive Manufacturing (AM) oder 3D-Drucken bezeichnet, existieren eine Reihe von Verfahren. Das Laser-Cladding, in diesem Zusammenhang auch Laser Metal Deposition (LMD) genannt, gewinnt dabei zunehmend an Bedeutung. Es ermöglicht Formen und Strukturen in einem Produktionsschritt – nahezu ohne Materialverlust, Nacharbeit und Werkzeugverschleiß aufzubauen (near-net-shape manufacturing). Hier werden Schichten aus identischem Materialien aufgebracht. Bei entsprechender Programmierung des Bearbeitungssystems kann ein Bauteil generiert werden. Neben Edelstählen kommen hier auch vermehrt Aluminium, Titan und Superlegierungen zum Einsatz, wie der Flugzeugbau sie in Turbinen, Rumpf und Flügeln verwendet.

加工プロセス

アディティブマニュファクチャリング(金属3Dプリンティング)のメインツールは可動式プリントレーザヘッドで、これにはレーザとメタルパウダーノズルまたはワイヤーフィーダーが内臓されています。このプリントレーザヘッドは、ビルドプラットフォーム経由で動かされ、メタルパウダーまたはワイヤーが供給され、レーザ光によって一時的に溶融します。材料が冷え、次の材料層が堆積することにより、3D構造図に基づいて厳しく、徐々に目的のコンポーネントが作られます。この技術的な原理は、すなわち、レーザクラッディングに相当します。平面の層ではなく、3次元の形状で積層する点が異なります。

半導体レーザのプロセスの利点

レーザーラインの半導体レーザのトップハットビームプロファイルは、非常に均等な溶融池を作り、安定した処理を可能にし、これが均質で亀裂のない材料コーティングを実現します。 

応用例

ワイヤー供給によるアディティブマニュファクチャリング

アディティブマニュファクチャリング は、コンポーネントが層状の材料塗布によって構築される比較的新しい製造プロセスです。元々プロトタイピングのために開発されましたが、今日では特に、幾何学的に複雑なコンポーネントを1~1000の小バッチで生産する際に使用されます。この場合、アディティブマニュファクチャリング は大抵従来の手順よりも経済的です。

工作機械へのレーザのインテグレーション

レーザービームの工作機械へのインテグレーションは、理想的な製造プロセスのための最も有望なアプローチの1つです。そのようにして、レーザーラインのLDMシリーズ半導体レーザは、例えば、5軸フライス加工機械に統合され、付加加工と切削加工の間で切り替えることが可能です。レーザは粉末積層を実現し、フライスヘッドは仕上げ加工を実現します。 

組み合わせられた用途

レーザーラインの半導体レーザの多様な用途は、アディティブマニュファクチャリング においてなお他の付加粉末積層と切削加工交互動作をはるかに超える付加価値のあるオプションを提供します。そのようにして、例えば、レーザをフライス加工機械に組み込み、粉末積層の他に溶接と効果にも使用することができます。その際、レーザとパウダーノズルの他に対応する光学系も取り付けられ、加工操作に応じてそれらの間で切り替えることができます。結果では、複雑な製造プロセスを唯一のレーザ光をベースにして実施することができます。