Aan de basis van de Laser Metal Fusion-methode staat het virtuele 3D-model van de component. Tijdens de voorbereiding van de gegevens worden de ontwerpgegevens omgezet in een bouwjobbestand dat de machine kan lezen. Daarbij worden de componenten gepositioneerd op een substraatplaat en worden er eventueel steunstructuren aangebracht. Voor het printproces worden de componenten in afzonderlijke lagen gesneden (“slicen”) en de bijbehorende laserbanen bepaald (“hatchen”). De laagsgewijze opbouw van het werkstuk vindt uiteindelijk plaats in de proceskamer onder beschermend gas op een substraatplaat. In de kamer bevinden zich voorraad-, opbouw- en overloopcilinders op een as naast elkaar. De coater schuift het poeder van de voorraad- naar de bouwcilinder (1). Vervolgens smelt de laser de eerste poederlaag met de daaronder liggende laag (2) conform de contour van het onderdeel. In de volgende stap zakt de bouwcilinder één laag (3). De component wordt zogezegd in een poederbed opgebouwd. Het overtollige poeder belandt in de overloopcilinder. Deze procedure wordt net zolang herhaald tot de component volledig is gegenereerd. Om de productiviteit te verhogen, past TRUMPF in zijn systemen meerdere lasers toe die tegelijkertijd actief zijn. Dit wordt het multilaserprincipe genoemd. Het voltooide onderdeel wordt ten slotte in een poederverwijderstation van metaalpoeder ontdaan. Vervolgens wordt de component van de plaat gescheiden, indien aanwezig, worden de steunstructuren verwijderd en wordt eventueel het werkstuk nabewerkt.
Laser Metal Fusion – voordelen, werkingsprincipes en toepassingen van de additive technologie
Laser Metal Fusion (LMF) – in het Nederlands "poederbed gebaseerd lasersmelten" – is een additive manufacturing-methode waarbij een werkstuk stap voor stap in een poederbed wordt opgebouwd. Hiertoe smelt een laser het metaalpoeder precies op die plekken om naar materiaallagen die zijn aangegeven in de CAD-constructiegegevens van de component. Daarom wordt de methode vaak met metaal-3D-printen of 3D-metaalprinten aangeduid, ook het begrip lasersinteren of lasersmelten is in de branche gebruikelijk. De methode is optimaal geschikt voor de serieproductie van onderdelen met een complexe geometrie met filigrane binnenkanalen en holle ruimten, die met conventionele methoden zoals draaien of frezen niet of minder effectief gemaakt kunnen worden. Door het industriële 3D-printen ontstaan componenten met een grote stabiliteit en tegelijkertijd een laag gewicht – bijzonder voordelig voor de bouw van lichte onderdelen of op maat gemaakte implantaten en protheses. Tevens is Laser Metal Fusion een duurzame productiemethode, omdat vergeleken met verwijderende methoden geen spanen en daardoor weinig overtollig materiaal ontstaat. Met een ervaring van bijna twee decennia met de additive technologie biedt TRUMPF industrierijpe totaalpakketten aan voor de poederbedmethode – bestaande uit machines, diensten en digitalisering uit één hand. Van onderdeelidentificatie tot voltooide producten en verder – we dekken de volledige procesketen voor u af.
Met LMF kunnen gebruikers van 3D-CAD-modellen direct werkende componenten – bijvoorbeeld flexibele of draaibare structuren – maken.
Met LMF kunt u componenten met een contourvolgende koeling maken. Deze voeren de warmte direct daar af waar deze ontstaat.
Additive manufacturing maakt de productie van filigrane structuren in een complexe volgorde mogelijk.
Vrijheid in design: Bij 3D-metaalprinten bepaalt de constructie de fabricage van de component – anders dan bij conventionele productiemethoden.
Bij 3D-metaalprinten ontstaan zo goed als geen insteltijden. Dankzij de optie Multilaser en de automatiseringscomponenten kunt u de efficiëntie van uw productie nog verder verhogen.
De industriële onderdelen- en poederhandling van TRUMPF verhoogt de efficiëntie van uw productie.
Een gesloten poederkringloop zorgt voor een schone en veilige productieomgeving.
Het proces Laser Metal Fusion kort uitgelegd
Het werkingsprincipe van 3D-metaalprinten kort uitgelegd.
Toepassingen en toepassingsgebieden – net zo veelzijdig als de technologie zelf
Schedelimplantaat
Laser Metal Fusion voldoet aan de hoge kwaliteits- en veiligheidseisen die gesteld worden aan de fabricage van medische apparatuur en implantaten. In 8,45 uur en met bijna 5.000 lagen is bijvoorbeeld het afgebeelde gepersonaliseerde schedelimplantaat van titanium gemaakt.
Montagehoek
In de lucht- en ruimtevaart is de bouw van lichte onderdelen met gelijktijdig een goede krachtenstroom binnen het werkstuk van centraal belang. Dit zogenaamde qua topologie geoptimaliseerde design kan met een poederbedmethode eenvoudig worden gemaakt – zoals bij de afgebeelde montagehoek voor vliegtuigdeuren, die binnen 8 uur en met een kleine 2.700 lagen is opgebouwd.
Hydraulisch blok
Het afgebeelde hydraulische blok wordt gebruikt om een regelklep met de hydraulische cilinder te koppelen. Als dit wordt gemaakt met de Laser Metal Fusion-methode, dan kan het totale volume met 80% en het drukverlies met 93% worden gereduceerd – zonder enig functieverlies. De opbouw vond plaats zonder steunstructuren en was in elf uur voltooid.
Runner
Normaal zijn voor het maken van deze runner vijf individuele onderdelen nodig. Bij poederbed gebaseerde lasersmelten maakt u de complete component in één keer. De contouren volgende, complexe temperatuurregelkanalen kunnen met LMF eenvoudig worden gegenereerd. Daarnaast profiteren klanten van een verkorting van de cyclustijd evenals van thermisch stabiele productieprocessen met minimaal afval. De afgebeelde runner is binnen 70 uur gemaakt.
Asdrager
In de autobranche kunnen complexe, werkende prototypen door middel van poederbed gebaseerd lasersmelten zonder gereedschap en snel worden opgebouwd. De additive manufacturing van de afgebeelde asdrager met geoptimaliseerd design en topologie heeft vijf uur geduurd.
Tandheelkundige plaat
Ook de tandheelkunde profiteert van de vele voordelen van additive manufacturing. Laag voor laag kunnen met biocompatibele materialen willekeurig complexe indicaties zeer nauwkeurig en in recordtijd worden opgebouwd. De afgebeelde tandprothese met tandkronen werd binnen ca. drie uur met ongeveer 1200 lagen gemaakt.
Component uit het R&D-bereik
Bij de ontwikkeling van toepassingen en parameters wordt de afgebeelde bouwjob gebruikt. Daarbij worden de lange staven na het scheiden van de substraatplaat verwerkt tot proefstaven. Hiermee kan de sterkte en vervormbaarheid van de component worden getest. Na het scheiden en slijpen worden de andere vierkante componenten onder een microscoop onderzocht op eventuele kleine foutjes. In beide gevallen gaat het om de kwaliteitscontrole van de componenten.
Amorfe metalen 3D-printen
Welke producten zijn geschikt voor Laser Metal Fusion?
Wilt u via Laser Metal Fusion kleine series of prototypes genereren? Ontdek dan onze compacte machine TruPrint 1000 voor het in 3D afdrukken van metalen componenten.
Bent u op zoek naar een rendabel machineconcept met uitstekende printresultaten? De TruPrint 2000 voldoet precies aan deze vereisten. Met de Fullfield Multilaser, bestaand uit 2 x 300 W (optioneel 2 x 500 W) lasers, een straaldiameter van 80 µm en een korte laagaanbrengtijd, levert deze uitstekende resultaten.
Zoekt u een flexibele LMF-oplossing voor industriële productie? Lees dan meer over onze TruPrint 3000 met automatisering en geïntegreerd onderdelen- en poederbeheer.
Uw doel is een maximale productiviteit voor de industriële serieproductie via de poederbedmethode? Dit bereikt u dankzij semi-geautomatiseerde bouwprocessen met de TruPrint 5000 met drie vezellasers van 500 Watt.
De TruPrint 5000 Green Edition is het middenformaat 3D-printsysteem voor de verwerking van reflecterende materialen zoals koper. Dit biedt de 3D-printer een nieuwe manier voor de additive manufacturing van grote componenten, inductiespoelen of componenten voor veeleisende koeltoepassingen.
