Laser-Strahlschmelzen (PBF)

Belichten —> Absenken —> Pulverauftrag —> Belichten

• Schicht-für-Schicht-Bauprozess durch lokales Aufschmelzen pulverförmigen Materials mittels Laser und Verschmelzen beim Erstarren

• Einsetzen und Verschrauben der Bauplattform

• Befüllung des Vorratsbehälters mit Werkstoff

• Inertisierung des Bauraums mit Stickstoff, Argon etc.

  • Vermeidung von Pulverexplosionen

  • Vermeidung von Oxidation

• hohe Temperaturgradienten von bis zu 7x10^6 K7s führen zu Eigenspannung und Verzug im Bauteil

1. Festlegung der Supporterzeugungsparameter

2. Automatische Supporterzeugung auf Basis der hinterlegten Parameter

3. manuelle Anpassung

4. graphische Bearbeitung und Kontrolle

5. sichern und exportieren

• Punkt: kleine Flächen

• Linie: schmale, nach unten weisende Flächen

• Gusset: sehr hoch liegende Flächenüberhänge

• Kontur

• Baum: kleinere Flächen bei reduziertem Materialverbrauch

• Block: große Flächen

• Vermeidung Massenanhäufungen

• Bohrungen zur Pulverentfernung vorsehen

• Vermeidung Überhänge

• Skalierung der Bauteile oder hybride (geteilte) Fertigung

hat Einfluss auf

• mechanische Eigenshaften

• Verzug und somit Maßgenauigkeit

• Oberflächenqualität

• Gefügeausbildung

• Anlagenparameter so wählen, dass vollständiges Aufschmelzen erfolgt

• durch Wärmeleitung erstarrt Material und erzeugt mit darunterliegenden Schicht feste Verbindung

Kompensation von anisotropen Gefügeausbildungen

Symmetrische Verteilung der Schwindungs- und Spannungseffekte

• x-Belichtung

• y-Belichtung

• x-y-Belichtung

• alternierende Belichtung

• rotierende Belichtung

• Punktbelichtung (Sonderform)

• Spiral-Schachbrett Belichtung (Steigerung Dichte, Reduzierung Verzug)

• prozessbedingt schnelle Abkühlung des aufgeschmolzenen Metallpulvers

• Temperature Gradient Mechanism (TGM)

  • örtlich inhomogene, elastische und plastische Verformungen

  • Ausprägung von Zug- und Druckspannungen

• Richtungsabhängigkeit einer Eigenschaft

• je nach orientierung der Bauteile im Bauprozes ergeben sich unterschiedliche Festigkeiten

• je höher die Laserleistung, desto höher die Festigkeit

• je höher die Laserleistung, desto geringer die Porosität

• Probleme mit Pulveranhaftungen und Schmelzausläufern

—> schlechte Oberflächenqualität / Rauigkeitswerte

—> Post-Processing notwendig (Strahlen / Elektropolieren etc)

1. Entfernung nicht verschmolzenes Pulver

2. Entnahme Bauplattform aus Prozessraum

3. Bauteile von Plattform abtrennen

4. Verbleibende Supportstrukturen mechanisch entfernen

5. Entfernung Pulveranhaftungen

• Automation & Integration

• Modularisierung