LaserCUSING im XXL-Format
Laserschmelzanlage im Superformat
Laserschmelzen gewinnt zunehmend an Bedeutung in der Automobilindustrie. Zeit- und Kostenreduktionen in der Produktion machen diese generative Technik zunehmend attraktiv für die Autobauer. Im Vordergrund stehen Aluminium-Legierungen, die den automobilen Leichtbau beflügeln. Für Anwendungen aus der Fahrzeug- und Motorentechnik, aber auch aus anderen Bereichen, steigt die Daimler AG nun konsequent in das ressourceneffiziente, generative Laserschmelzen von Metallen ein. Um allen zukünftigen Aufgaben gewachsen zu sein, ließen die Schwaben durch das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT und den LaserCUSING-Spezialisten Concept Laser eine neue Super-Laserschmelzanlage X line 1000R entwickeln, deren Bauraumgröße alles übertrifft, was bislang bekannt war.
Die Großanlage X line 1000R verfügt über einen Bauraum der Superlative, der nach Aussage von Frank Herzog, Geschäftsführer bei Concept Laser, „beeindruckende Maße“ aufweist. Die X line 1000R wurde zur werkzeuglosen Herstellung von großen Funktionsbauteilen und technischen Prototypen mit serienidentischen Materialeigenschaften entwickelt. Das Herzstück der X line 1000R besteht aus einem Hochleistungslaser im Kilowatt-Bereich, der eine Produktivitätssteigerung bis zum Faktor 10 gegenüber marktüblichen Laserschmelzanlagen ermöglicht.
Komplexe Bauteile schneller entwickeln
Die Anlage wurde speziell auf die besonderen Anforderungen der Daimler AG für Automobilanwendungen abgestimmt. Ziel der Daimler AG war es, kostenintensive Sand- und Druckgussanwendungen in frühen Entwicklungsphasen zu ersetzen. Darüber hinaus bietet das LaserCUSING-Verfahren zukünftig die Möglichkeit der Erzeugung von Leichtbaustrukturen mit hoher Steifigkeit, die gewichtsoptimierte Geometrien, nahezu ohne konstruktive Einschränkungen, zulassen, aber aufgrund derzeitig verfügbarer Fertigungstechniken heute nicht so herstellbar sind.
Kooperation zwischen Daimler, Fraunhofer ILT und Concept Laser
Im Rahmen des „Forschungs- und Entwicklungsprojektes (BMBF) Alu Generativ“ fanden die Projektpartner zusammen. Das Fraunhofer ILT untersuchte zusammen mit verschiedenen Industriepartnern, darunter auch der Daimler AG, die Laserschmelztechnologie für Produktionsanwendungen von Aluminiumbauteilen. Der industrielle Einsatz zur Herstellung von Produktionsbauteilen war bis zu diesem Zeitpunkt, überwiegend werkstoff- und kostenbedingt, auf kleinere Bauteile oder die Dental- und Medizintechnik beschränkt.
Im Rahmen des Projektes wurde das Anwendungspotential zur Herstellung von Aluminiumbauteilen für andere Industriebereiche untersucht. Zu den bekannten Charakteristika des Produktionsverfahrens zählen u.a. Ressourcenschonung, Unabhängigkeit vom Formenbau, Geometriefreiheit, sowie Aufbau- und Entwicklungsgeschwindigkeit. Die Untersuchungen wurden bei Daimler als eine grundsätzlich neue Sicht der Fertigungsoptionen gewertet, um innovative und umweltfreundliche Produkte zu schaffen. Aus Sicht der Entwicklungspartner waren dies auch Voraussetzungen, dem Kostendruck in der Produktion zu begegnen und Deutschland als High-Tech-Produktionsstandort nachhaltig zu sichern.
Anforderung im Automobilbau
Forderungen der Daimler AG als Industriepartner waren die signifikante Erhöhung der Aufbauraten, Verbesserung der Oberflächengüte, Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit der Anlage durch entsprechende Prozessüberwachung, sowie die Qualifizierung von weiteren Aluminium-Serienlegierungen für diverse Anwendungen. Das Fraunhofer ILT, seit über 15 Jahren eine der führenden Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet des Laserschmelzens, lieferte sein Know-how zur Auslegung der kW-Laserstrahlquelle und des passenden Optiksystems, um die gewünschten Aufbauraten unterschiedlicher Aluminiumlegierungen sicherzustellen. Zudem wurden die Prozessführung für die Verarbeitung der unterschiedlichen Legierungen begleitend zum Anlagenaufbau erarbeitet und die mechanischen Eigenschaften der Bauteile geprüft.
Concept Laser als AnlagenbauerDie Vorarbeiten galt es nun in „handfeste“ Anlagentechnik umzusetzen. Parallel dazu wurde bei Concept Laser in Lichtenfels das Pflichtenheft gemeinsam mit den Partnern erarbeitet und anschließend die Konstruktionsphase für die neue X line 1000R gestartet. Die zwischenzeitlich durch das Fraunhofer ILT gewonnenen Erkenntnisse, z.B. zur Temperierung des Bauraumes, um einen Verzug in den „übergroßen“ Bauteilen zu vermeiden, sowie zur Auslegung des Pulverauftragssystems wurden konsequent in der Auslegung der X line 1000R umgesetzt.
„Das war echtes Neuland für uns. Die Entwicklung eines Anlagenkonzeptes dieser Dimensionen in enger Zusammenarbeit mit der Daimler AG und dem Fraunhofer ILT, auf Basis unserer LaserCUSING-Technologie verdeutlicht unseren Anspruch, auf dem Gebiet des Laserschmelzens die Technologieführerschaft zu behaupten. Seit dem Jahr 2000 wird diese patentierte Anlagentechnik der Spitzenklasse von Concept Laser in alle Welt geliefert. Durch das Kooperationsprojekt mit Daimler und Fraunhofer ILT erhoffen wir uns, dass die generative Anlagentechnik auf breiter Basis die Anforderungen aus Kundensicht erfüllt und diese profitabel eingesetzt werden kann“, kommentiert Frank Herzog das Kooperationsprojekt. Für die Teileentwicklung der Daimler AG ergeben sich aus der hohen und flexiblen Verfügbarkeit einer solchen Anlage völlig neue Möglichkeiten, den Produktentstehungsprozess weiter zu optimieren.
Mehr Informationen zu Concept Laser:
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CONCEPT Laser GmbH |
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An der Zeil 8 |
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96215 Lichtenfels |
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Tel.: +49 (0) 9571 / 949-238 |
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Fax: +49 (0) 9571 / 949-239 |
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E-Mail: info@concept-laser.de |
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www.concept-laser.de |
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