Additive-Fertigungpro-beam: Punkt für Punkt zum Kupferteil
pro-beam, ein weltweit führender Anbieter von Hightech-Verfahren mit dem Elektronenstrahl, ermöglicht die Verarbeitung von Kupfer in seinem additiven Elektronenstrahlschmelzverfahren (EBM). Damit erweitert das Münchner Unternehmen sein Materialportfolio und eröffnet neue Möglichkeiten für die Herstellung von komplexen, maßgeschneiderten Bauteilen. Erste Ergebnisse stellt pro-beam im November auf der Formnext 2023, der weltweit führenden Messe für Additive Fertigung, in Frankfurt vor.
Mit dem EBM-Verfahren gefertigtes Kühlelement aus Kupfer (Designed by AMGlobal).
Über pro-beam
Die pro-beam Gruppe ist ein weltweit führendes Unternehmen in der Elektronenstrahltechnologie. pro-beam bietet Dienstleistungen und Anlagen für das Schweißen, Härten, Mikrobohren sowie das Beschichten von Oberflächen. Darüber hinaus ist das Unternehmen im Bereich der Additiven Fertigung von Metallbauteilen tätig. Seit über 45 Jahren vertrauen Kunden aus über 40 Ländern den Lösungen von pro-beam. Das global agierende Unternehmen ist an fünf Standorten mit mehr als 430 Mitarbeitern weltweit vertreten.
Die pro-beam Gruppe blickt auf 50 Jahre Erfahrung im Bereich der Elektronenstrahltechnik zurück und ist seit 2020 auch in der Additiven Fertigung tätig. Hier überzeugt das Unternehmen unter anderem mit dem Electron Beam Melting (EBM)-Verfahren und der dazugehörigen Anlage, der PB EBM 30S.
Neben Komponenten aus Titan hat pro-beam nun erstmals Bauteile aus Kupfer im EBM-Verfahren hergestellt und setzt auch bei diesem Werkstoff auf die eigens entwickelte Punktbelichtungsstrategie RainTec. Durch RainTec werden einzelne Punkte stochastisch verteilt aufgeschmolzen, sodass erst in der späten Phase des Schmelzvorgangs die einzelnen Schmelzpunkte miteinander verbunden werden und so die gesamte/gewünschte Fläche entsteht. Durch dieses Verfahren erfolgt eine auf die Anforderungen angepasste und kontrollierte Wärmeeinbringung, was Verzug reduziert und homogene Materialeigenschaften erzeugt. Hinzu kommt, dass die Punktbelichtung die Parameterentwicklung für diesen neuen Werkstoff maßgeblich beschleunigt hat. Bereits nach wenigen Versuchen konnte ein stabiles Prozessfenster identifiziert und erste Probekörper sowie im weiteren Verlauf konkrete Bauteile gefertigt werden.
„Mit den ersten Entwicklungsschritten sind wir sehr zufrieden. Wir konnten bereits vielversprechende Ergebnisse erzielen, die wir auf der Formnext präsentieren werden“, sagt Dr. Thorsten Löwer, Geschäftsführer der pro-beam Gruppe.
Aufnahme der Belichtungsstrategie RainTec im laufenden Prozess. (Alle Bilder: pro-beam)
Kupfer und Elektronenstrahl – eine perfekte Kombination
Kupfer ist aufgrund seiner exzellenten elektrischen und thermischen Leitfähigkeit ein äußerst vielseitiges Material. Durch die Integration von Kupfer in das EBM-Verfahren bietet pro-beam seinen Kunden eine Reihe von Vorteilen und Anwendungsgebieten:
Kupfer eignet sich hervorragend für die Herstellung von Bauteilen wie Kühlkörper, bei denen eine effiziente Wärmeableitung entscheidend ist. Die hohe elektrische Leitfähigkeit des Materials macht es ideal für Anwendungen in der Elektronik- und Energieindustrie, einschließlich Leiterplatten und Stromversorgungskomponenten.
Allerdings weist Kupfer eine starke Lichtreflexion auf, was die Verarbeitung gerade mit lichtoptischen Systemen vor Herausforderungen stellt. Beim Einsatz des Elektronenstrahls gibt es keine Reflexion, sodass eine gute Prozessstabilität erreicht wird. Zudem kann die eingebrachte Energie zu 100 Prozent genutzt werden. Durch diesen hohen Wirkungsgrad und die Arbeit im Vakuum können im EBM-Verfahren besonders dichte und hochqualitative Bauteile hergestellt werden.
Zudem verfügen die pro-beam Anlagen über einen sehr stabilen Prozess, der unter anderem zu einer hervorragenden Oberflächenqualität beiträgt. Ein weiterer Vorteil der PB EBM 30S ist das Parallelisierungskonzept der Anlage, das eine deutliche Produktivitätssteigerung im Vergleich zu anderen Herstellern darstellt. Durch dieses Gesamtkonzept ermöglicht pro-beam die Additive Fertigung hochkomplexer Geometrien und maßgeschneiderter Teile, die den Anforderungen der Industrie, sowohl für die flexible als auch industrielle Serienfertigung von Metallbauteilen, entsprechen.
Die pro-beam Gruppe ist bestrebt, die Grenzen der additiven Fertigungstechnologie zu erweitern und ihren Kunden innovative Lösungen anzubieten. Mit der Einführung von Kupfer im EBM-Verfahren eröffnen sich neue Möglichkeiten für die Herstellung von hochwertigen Bauteilen in verschiedenen Branchen, wie z.B. der Elektromobilität, Raumfahrt oder der Energietechnik. Weitere Informationen und erste Kupfer-Exponate präsentiert pro-beam vom 7. bis 10. November 2023 auf der Formnext in Frankfurt.
pro-beam auf der Formnext: Halle 12.0, Stand E101
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