LASER NEWS: 3D-Druck von Metallen
3D-Drucke können aktuell aus fast allen Materialien wie Kunststoffen, etwa PLA und Elastomeren, Keramik, Glas, Steinen wie etwa Beton und natürlich auch Metallen hergestellt werden, wobei im Laserzentrum in Gmunden schon Erfahrungen mit Aluminium, Titan und Stahl gewonnen wurden. Zahlreiche Firmen geben bereits Erfahrungen mit vielen Stählen sowie Cobalt und Nickel-basierten Legierungen an. Auch für Holz wurde in Gmunden in der jüngsten Zeit ein Ansatz entwickelt.
Dabei haben 3D-Drucker verschiedenste Größen – von Tischgeräten bis zu hausgroßen Apparaten. Auf der Fachmesse „Formnext 2018“ in Frankfurt konnte man viele Geräte besonders für das Drucken von Metallen sehen, wobei zunächst nach dem Funktionsprinzip unterschieden werden kann:
Einerseits können dünne Schichten aus pulverisiertem Material mit einem Laser selektiv niedergeschmolzen werden, sodass man durch „Aufeinanderstapeln“ solcher Schichten einen räumlich geformten Bauteil erhält. Bei dieser Methode ist die räumliche Auflösung sehr gut, die Baugeschwindigkeit allerdings überaus gering.
Mit Metallpulver als Ausgangsmaterial kann auch ein weiteres Verfahren betrieben werden, bei dem ein Pulverstrahl aus einer Düse auf den Schmelzpool gerichtet wird, der mittels Laser auf der momentanen Werkstückoberfläche erzeugt wird. Damit kann die Auftragsleistung gesteigert werden, allerdings verschlechtert sich die räumliche Auflösung. Ein solches Verfahren wurde schon vor Jahren am Institut für Fertigungstechnik und Hochleistungslasertechnik der TU Wien gemeinsam mit dem Forschungszentrum Seibersdorf erfolgreich erprobt (Abb.1).
Noch höhere Verfahrgeschwindigkeiten kann man durch Schmelzen eines Drahtes mittels Laserstrahl und tropfenförmiges Auftragen auf die momentane Werkstückoberfläche erzielen, wobei allerdings die räumliche Auflösung weniger gut ist. Ein noch gröberer Auftrag allerdings mit wesentlich verbesserter Auftragsleistung kommt durch das Aufschweißen von Metalldrähten auf die momentane Werkstückoberfläche zustande, was bereits im Laserzentrum in Gmunden erfolgreich erprobt wurde (Abb.2 und 3).
Autor/in:
Univ.-Prof. DI Dr. Dieter Schuöcker,
emeritierter Professor an der TU Wien und Obmann des Vereins Arbeitsgemeinschaft für Lasertechnik.
