Kurzbeschreibung
3D-Druck
Mit diesem gängigen Begriff wird häufig die Technologie des Selective Laser Melting (SLM) bzw. des Laserstrahlschmelzens (LSS) aus dem Pulverbett bezeichnet. Dabei wird der zu generierende Bauteil Schicht für Schicht aufgebaut, wobei stets eine dünne Lage des Pulvers von weniger als 50 µm aufgebracht wird und jene Stellen, die der Form des fertigen Teils entsprechen, mit Hilfe eines Laserstrahls zu einem festen Gefüge verschmolzen werden. Die Präzision und Genauigkeit in vertikaler Richtung wird dabei durch die gewählten Schichtdicken bestimmt. In lateraler Richtung können diese Parameter durch die gewählten Laserparameter und Belichtungsstrategien beeinflusst werden und liegen ebenfalls weit unter 50 µm. Wesentlich bei dieser Technologie (im Gegensatz zum sogenannten Lasersintern) ist, dass das ursprüngliche Pulver komplett aufgeschmolzen wird. Die mittels SLM hergestellten Bauteile weisen praktisch keinerlei Porosität mehr auf und zeigen in den makroskopischen Bauteileigenschaften zufriedenstellende Werte, welche mit jenen konventionell gefertigter Bauteile vergleichbar sind.
Während in der konventionellen Fertigung die Kosten umso geringer werden, je größer die Stückzahl wird, hat die SLM-Technologie den Vorteil, dass sich damit auch Einzelstücke in wirtschaftlich vertretbarem Rahmen fertigen lassen.
Der wesentliche Vorteil beim SLM liegt jedoch in der Machbarkeit der Herstellung höchst komplexer Geometrien. So können z.B. konturnahe weitverzweigte Kühlkanäle unmittelbar unter der Oberfläche eines Bauteils realisiert werden. Bauteile können gestaltoptimiert werden, d.h. jene Volumina, in welchen keine Kräfte wirken, können ausgespart werden, was zu einer deutlichen Gewichtsreduktion gegenüber konventionell gefertigten Bauteilen führt. Ebenso können Bauteile, welche bei konventioneller Fertigung aus mehreren Komponenten zusammengesetzt werden müssen, in Form eines einzigen Bauteils hergestellt werden. Jene Branchen, in denen die generative Fertigung derzeit bereits Einzug hält, sind zum einen die Luft- und Raumfahrt, wo die Gewichtsersparnis ein wesentliches Kriterium darstellt, zum anderen die Medizintechnik, wo z.B. individuelle Zahnimplantate rasch und kostengünstig gefertigt werden können.
Laserauftragsschweißen
Mittels Laserauftragsschweißen werden Schutzschichten für den Verschleiß- oder Korrosionsschutz auf Werkzeugen oder Maschinenbauteilen aufgebracht. Die Kompetenz liegt vor allem in der Prozessentwicklung für komplexe Schichtsysteme, die für die jeweilige Anwendung optimiert werden. Im Vergleich zu anderen Aufschweißverfahren zeichnet sich das Laserauftragsschweißen durch eine wesentlich geringere thermische Belastung aus, wodurch die auftretenden Verzüge minimiert werden. Aufgrund der Präzision und Stabilität des Laserstrahls sind auch sehr komplexe Aufschweißungen möglich. Durch die Kombination einer automatisch regelbaren Fokussieroptik mit einer Simulationssoftware zur Schweißbahngenerierung und einer Roboteranlage können auch Lösungen für komplexe Oberflächentechnologien entwickelt werden.
Ansprechperson
MATERIALS - DI Dr. mont. Wolfgang Waldhauser
Research Services
• Laserschweißen
• Laserauftragsschweißen
• Laserlegieren
• Laserstrahlanalyse
• Generative Fertigung
Methoden & Expertise zur Forschungsinfrastruktur
Modernster Ausstattung und Forschungsinfrastruktur kombiniert mit der Expertise von hoch qualifizierten wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter ermöglichen zukunftsweisende Forschungsarbeiten, Problemlösungen und wissenschaftliche Dienstleistungen, die auf die Anforderungen der Wirtschaft und Industrie abgestimmt sind. Beispielsweise werden folgende Methoden angeboten:
• CO2-Laser (Gaslaser) mit 6 kW Strahlleistung
• Nd:YAG-Laser (Festkörper-Stablaser) mit 2 kW Strahlleistung
• Yb:YAG-Laser (Festkörper-Scheibenlaser) mit 6 kW Strahlleistung
• 6-Achs CNC-gesteuerte Bearbeitungsstation in Kombination mit 6 kW CO2-Laser
• 5-Achs CNC-gesteuerte Bearbeitungsstation in Kombination mit allen Lasern
• Knickarmroboter von ABB in Kombination mit 2 kW Nd:YAG-Laser und 6 kW Yb:YAG-Laser
• kombinierte Laser- und Frässtation in Kombination mit 2 kW Nd:YAG-Laser
Zuordnung zur Forschungsinfrastruktur
- Die Prozessentwicklung eines serientauglichen Prozesses zur Panzerung der Ölbohrstränge mittels Laserauftragsschweißen