Gemeinsame Forschung von Empa und BeAM am Pulverstrahl-Laser-3D-Drucken

Werkstoffe 09. 12. 2018
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Die Empa vereinbarte mit der Firma BeAM, einem Hersteller von Maschinen für den Metall-3D-Druck, eine ­weitreichende Forschungs- und Entwicklungszusammenarbeit. Ziel ist die Entwicklung einer neuen Generation von Laser-3D-Druck­maschinen für das Laserauftragschweißen. Dabei werden Metallpartikel in einen fokussierten Laserstrahl geblasen. So lassen sich frei geformte Metallwerkstücke erschaffen – ganz ohne Gussformen und ohne spanabhebende Fertigung.

Das Laserauftragschweißen (engl.: Laser Metal Deposition (LMD), Direct Energy Deposition (DED) oder Laser Cladding genannt) gilt unter vielen Fachleuten als Methode der Zukunft für den 3D-Druck von Metallteilen. Die Methode erlaubt eine schnellere Fertigung von Werkstücken als mit anderen Verfahren. Zudem ist es möglich, verschiedene Metallpulver zugleich zu verarbeiten und so zu einer Legierung zu verschmelzen. Dabei kann sogar die Zusammensetzung der ­Legierung innerhalb des Werkstücks variiert ­werden. Auch die additive Fertigung von Sandwich-Strukturen ist möglich.

Der Prozess ist einfach erklärt: An der Arbeitsspitze einer CNC-Maschine sitzt ein Laser, der auf der Oberfläche des Bauteils ein Schmelzbad erzeugt. Durch mehrere seitlich oder koaxial angebrachte Düsen wird mit Hilfe von Argongas Metallpulver ins Schmelzbad geblasen. Das eingeblasene Metallpulver schmilzt dabei und verbindet sich mit dem Werkstück. So ist der Aufbau von frei geformten, metallischen 3D-Objekten möglich.

Die Firma BeAM mit Sitz in Straßburg, Frankreich, wurde 2012 gegründet und ist seit 2016 mit ihren DED-Maschinen auf dem Markt. Zu den Kunden gehören etwa das Oak Ridge National Laboratory in den USA, die University of Sheffield, die Nanyang Technological University in Singapur, das Saint Exupéry Institute of Technology in Toulouse und die Ecole Polytechnique in Paris. Im Frühjahr 2018 wurde eine DED-Maschine der BeAM an die Empa geliefert und in Betrieb genommen. Die Maschine steht im Labor für Advanced Materials Processing unter der Leitung von Patrik Hoffmann in Thun, dessen Team für seine Expertise in der Laserbearbeitung, der Pulvermetallurgie und der Prozessüberwachung bekannt ist. Wir freuen uns sehr auf die Zusammenarbeit mit den Ingenieuren von BeAM, um die Grenzen dieser innovativen Technologie der additiven Fertigung zu erweitern und eine ganz neue Anwendungsbreite für die Schweizer Industrie und darüber hinaus zu entwickeln, sagt Hoffmann. Vincent Gillet, CEO von BeAM, ist sehr stolz darauf, dass die Empa dem BeAM-Partnernetzwerk beitritt, um den technischen Vorsprung in der DED-Technologie auszubauen.

An der Empa soll die Maschine durch den Ersatz von Komponenten und durch Neuentwicklungen verändert werden. Die gemeinsame Forschung liefert die technologischen Grundlagen für die nächste Generation von Präzisions-DED-Maschinen.

Über BeAM

BeAM, gegründet im Dezember 2012, ist ein Pionier bei der Entwicklung und Produktion von industriellen Metall-Additivherstellungsmaschinen mit der DED-Technologie und wächst weltweit rasant. BeAM arbeitet eng mit seinen Kunden und Geschäftspartnern zusammen, um Herstellungs- und Reparaturprozesse mit Machbarkeitsstudien, Pilotproduktion, Schulung und Vertrieb von Systemen zu entwickeln und zu industrialisieren. Bislang hat das Unternehmen innovative ­Reparaturmethoden für kritische Triebwerks­teile entwickelt, mit denen bisher nicht reparierbare Komponenten für den Einsatz im Flug wieder eingesetzt werden können. Weitere Anwendungsmöglichkeiten für DED-Lösungen sind die Erweiterung bestehender Komponenten um Features und die Herstellung von Near Net Shape Parts.

Im Juni 2018 trat BeAM der AddUp Group bei, dem französischen Marktführer für Design, Produktion und Marketing von AM-Maschinen aus Metall mit Sitz in Clermont-Ferrand, einem Joint Venture zwischen Fives und Michelin.

  • www.empa.ch

Text zum Titelbild: Metall-3D-Drucker mit DED-Technologie erlauben es, komplex geformte, dünnwandige Werkstücke in sehr kurzer Zeit zu fertigen (Bild: Empa)

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