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_Anzeige 24. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie ▶ MESSUNG DES FOKUSSIERTEN LASERSTRAHLS IST ENTSCHEIDEND Reproduzierbarkeit – Wunsch oder Wirklichkeit? Selektives Laserschmelzen lässt sich nur dann für die Serienproduktion nutzen, wenn die gefertigten Produkte einen gleichbleibend hohen Qualitätsstandard erzielen. Dies gelingt nur, wenn sämtliche Prozessparameter in der AM-Anlage vollständig reproduzierbar sind. Doch wie lässt sich die Stabilität der Laserparameter gewährleisten? Autor: Nicolas Meunier, Business Development Manager, MKS Instruments – Ophir Reproduzierbarkeit geht mit konstanten Prozessparametern einher. Beim selektiven Laserschmelzen ist es deshalb unerlässlich, auch die Parameter des fokussierten Laserstrahls zu prüfen. Zu stark ist der Einfluss der optischen Komponenten, die benötigt werden, um den Laserstrahl in Größe, Form und/ oder mit dem benötigten Intensitätsprofil an die jeweilige Maschinenkonfiguration anzupassen: verschmutzte Schutzgläser, verstellte Optiken oder die Alterung der Linsen können die Strahlintensität auf der Bauebene signifikant beeinflussen. Bleibt diese Änderung unbemerkt, leiden unter Umständen Festigkeit und Oberflächenqualität. Um dies auszuschließen, sollte die Laserleistung regelmäßig überprüft werden. Dazu entwickelte MKS Instruments das Messgerät Ophir Ariel zur Stand-alone-Messung der Laserleistung. Die Grundfläche des Messgeräts ist kleiner als die einer Spielkarte und es arbeitet autark ohne Kühlung, Stromversorgung oder Datenkabel. Ändert sich die gewünschte Leistung auf der Bauebene, können sofort weitere Prüfungen durchgeführt werden, um den Baujob nicht zu gefährden. Weitere Effekte erfassen Gerade bei komplexen additive Baujobs empfehlen sich weitergehende Messungen des Laserstrahls. Es gilt, thermische Effekte Bild: MKS Instruments Das kompakte Ophir Ariel Leistungs - messgerät lässt sich auch in beengten Umgebungen nutzen. wie die ‚thermische Linse‘ zu berücksichtigen, die zu Fokusshift und damit zu einer Änderung von Größe oder Position des Strahlfokus führt. Die einzige Technologie, mit der sich dieser zeitabhängige Effekt erfassen ließe, ist die berührungslose Messtechnik, die auf der Methode des Rayleigh-Scattering des Laserstrahls basiert. Um diese Technologie in der additiven Fertigung anzuwenden, entwickelte MKS das Ophir Beam- Watch AM Messgerät. Strahlposition, Einfallswinkel, Fokusgröße und -position sowie Qualitätsparameter wie M² und Strahlkaustik lassen sich in Echtzeit messen. Sie geben sofort Auskunft darüber, ob der Strahl ausgerichtet und die Arbeitsebene im Fokus ist. Gerade bei Leistungsdichten von mehr als 2 MW/cm 2 , wie sie bei der additiven Fertigung häufig verwendet werden, erweist sich die berührungslose und verschleißfreie Messung der Strahlkaustik als vorteilhaft. Da das Messgerät eine Leistung von bis zu 1 kW über eine Dauer von mehr als 2 min ohne aktive Kühlung aufzeichnen kann, trägt es wesentlich dazu bei, dass Reproduzierbarkeit nicht länger ein Wunsch bleibt, sondern Wirklichkeit ■ wird. Ophir Spiricon Europe GmbH www.ophiropt.de Ophir BeamWatch AM liefert sekunden - schnell zuverlässige Messergebnisse. Bild: MKS Instruments 22 additive September 2021
_Anzeige 24. Anwenderforum Additive Produktionstechnologie ▶ READY FOR PRODUCTION: LASERAUFTRAGSCHWEIßEN MIT DRAHT UND PULVER Der AM Cube: Ein echtes Multitalent im 3D-Metalldruck Die Chiron Group SE hat mit dem AM Cube eine neue Ära des Laserauftragschweißens eingeläutet. Von der Beschichtung von Bauteilen über die Reparatur bis hin zur endkonturnahen Fertigung von Halbzeugen mit automatischem Auftragskopfwechsel: Der AM Cube ist ein echtes Multitalent. Dieser wird in Kürze um AM Coating ergänzt, eine innovative Lösung für die Beschichtung von Bremsscheiben. Autor: Axel Boi, Head of Additive Manufacturing, Chiron Group SE Bild: Chiron Group Vor zwei Jahren begann die Chiron Group SE, Spezialist für die CNC-gesteuerte Fräs- und Drehbearbeitung, mit der additiven Fertigung. Diese Technologie, die vor allem für kleinere Stückzahlen ausgelegt ist, eignet sich sehr gut für den Einsatz im Maschinen- und Werkzeugbau, in der Energieerzeugung oder im Aerospace-Bereich. Die erste Anlage, der AM Cube, wurde im Frühjahr 2020 vorgestellt und zeigt sich aktuell im ersten industriellen Einsatz bei der eidgenössischen Stellba AG. Der Chiron Group ist es gelungen, mit einer Anlage, basierend auf patentierter Technik, beide gängigen Verfahren – Laserauftragschweißen mit Draht und mit Pulver – umfassend zu bedienen. Zentraler Vorteil des AM Cube ist außerdem der automatische Wechsel des Auftragskopfes im laufenden Prozess. Die Anlage ist mit insgesamt drei Auftragsköpfen ausgestattet. Komplexe Bauteile in kleinen Serien fertigen Der AM Cube ist eine moderne Kombilösung für die generative Fertigung. Aufgebaut ist er wie eine klassische Werkzeugmaschine mit kartesischem Koordinatensystem. Insbesondere bei kleineren Stückzahlen sowie großen Bauteilen mit langen Beschaffungszeiten und hohen Materialpreisen spielt die Plattform ihre Stärken aus. Ein komplexes Werkstück erfordert ein hohes Auftragsvolumen und zusätzlich eine gute Oberflächenqualität? Kein Problem für den AM Cube, der beides kann. Mit geringem Aufwand lässt sich der AM Cube von vierachsiger auf fünfachsige Bearbeitung umrüsten und ermöglicht einen automatisierten, mannlosen Betrieb unter Berücksichtigung sämtlicher relevanter Sicherheitsanforderungen – sofern gewünscht auch unter Schutzatmosphäre. Prozessdokumentation zur Qualitätssicherung Zur Dokumentation der Prozessdaten wurde die Softwarelösung DataLine der Chiron Group für den 3D-Druck weiterentwickelt. So erfasst DataLine AM auch für die additive Fertigung eine Vielzahl von Prozessgrößen wie Laserleistung oder Schmelzbadtemperatur und bildet diese in einer übersichtlichen Prozessdatenvisualisierung live am Monitor ab. Ebenfalls neu: VisioLine AM. Über eine Kamera im Arbeitsraum wird der Schweißvorgang in Echtzeit erfasst und mit einem einheitlichen Zeitstempel in der Sensordatenbank abgelegt. Neben der Prozessdokumentation stehen somit eine Vielzahl von Analysefunktionen sowie die Möglichkeit zur Optimierung ■ des Prozesses zur Verfügung. Chiron Group SE www.chiron-group.com Bild: Chiron Group Der Vorteil beim Laserauftrag - schweißen mit Draht: hohe Auf - tragsraten und kein Material - verlust. Ausgestattet mit drei Auftrags - köpfen kann der AM Cube Draht wie auch Metall - pulver verarbei - ten. additive September 2021 23
