pro-beam: Zwei additive Verfahren für qualitativ hochwertige Industriebauteile

Der Elektronenstrahlexperte pro-beam bietet mit EBM (Electron Beam Melting) und WEBAM (Wire Electron Beam Additive Manufacturing) gleich zwei Lösungen an, die auf der Elektronenstrahltechnologie des Unternehmens basieren. Diese kann auch schwer schweißbare und reaktive Materialien wie Titan und Kupfer verarbeiten.

Mit EBM gedruckter Turbolader aus Titan. (Bilder: pro-beam)

Mit EBM gedruckter Turbolader aus Titan. (Bilder: pro-beam)

Die Pulverbettanlage PB EBM 30S wurde von pro-beam gänzlich neu entwickelt und basiert auf der jahrzehntelangen Technologie-Expertise des Unternehmens sowie Erfahrungen in der Serienfertigung und im Maschinenbau. Die Anlage wird den Herausforderungen des Marktes durch ihr einzigartiges Konzept in Bezug auf Qualitätssicherung und Produktivität gerecht, das im Folgenden näher beschrieben wird.

Die drahtbasierte WEBAM-Anlage PB WEBAM 100 basiert ebenfalls auf den etablierten und bereits hochproduktiv eingesetzten EB-Schweißanlagen des Unternehmens. Im Hinblick auf das steigende Interesse an einer ressourcenschonenden und ökonomischen Produktion von großen Kupfer-Komponenten mittels Additive Manufacturing (AM) wird nachfolgend auf die hohe Qualität von entsprechenden WEBAM-Bauteilen eingegangen.

Bei diesem Stahlring wurde mittels WEBAM auf ein vorgefertigtes Bauteil über mehrere Lagen Kupfer aufgetragen.

Bei diesem Stahlring wurde mittels WEBAM auf ein vorgefertigtes Bauteil über mehrere Lagen Kupfer aufgetragen.

PB EBM 30S für ein Maximum an Produktivität

Ein wesentliches Merkmal der PB EBM 30S ist die hohe Produktivität: Diese wird durch die Parallelisierung von einzelnen Prozessschritten erreicht. Die BuildUnit steht dabei im Mittelpunkt, in welcher sich das Pulver sowie der bis zu 300 x 300 x 400 mm große Bauraum befinden. Prozesse wie Rüsten, Evakuieren, Bauprozess und Kühlen können durch dieses Konzept in unterschiedlichen Bereichen der Anlage durchgeführt und bis zu drei BuildUnits parallel bearbeitet werden.

Das Ergebnis ist eine EBM-Anlage mit größtmöglicher Baukammer-Auslastung ohne nennenswerte Nebenzeiten. Und eine doppelt so hohe Produktivität. Die Elektronenstrahltechnologie von pro-beam – mit einer Beschleunigungsspannung von bis zu 150 kV – sorgt für eine geringe elektrostatische Aufladung des Pulverbetts und eine isochore Aufheizung. Mit RainTec, der Punktbelichtungsstrategie des Unternehmens, kann eine auf die Anforderungen angepasste und kontrollierte Wärmeeinbringung erfolgen. Auf diese Weise werden Verzug vorgebeugt und homogene Materialeigenschaften erzielt.

Ergänzend dazu hat pro-beam die Anlage mit seinem In-situ-Verfahren ELO (Electron-optical Monitoring) ausgestattet. Auf Basis rückgestreuter Elektronen erstellt ELO regelmäßig kontrastreiche Abbildungen während des Bauprozesses. Diese Bilder helfen dem Anwender, etwaige Defekte wie Poren oder Anbindungsfehler frühzeitig zu erkennen. Des Weiteren kann mit den Bilddaten ein Digitaler Zwilling erzeugt werden, mit dem sich Aussagen über die Geometrietreue und mögliche Defekte auf Computertomographie-Niveau treffen lassen.

pro-beam Mitarbeiter mit einem aus Kupfer gefertigten Raketenantrieb.

pro-beam Mitarbeiter mit einem aus Kupfer gefertigten Raketenantrieb.

PB EBM 30S für die Additive Fertigung mittels Elektronenstrahl im Pulverbett.

PB EBM 30S für die Additive Fertigung mittels Elektronenstrahl im Pulverbett.

WEBAM-Bauteile aus Kupfer mit sehr guten mechanischen und elektrischen Eigenschaften

Aufgrund der hohen Qualitätsanforderungen von Industrien wie dem Energiesektor, der Raumfahrt oder auch der Automobilindustrie, hat pro-beam entsprechende WEBAM-Proben mit unterschiedlichen Geometrien genauer hinsichtlich Gefüge- und Materialeigenschaften untersucht.

Dabei wurde unter anderem festgestellt, dass die Proben ein Gefüge mit länglichen Körnern aufweisen, das zu einem anisotropen Verhalten des Bauteils führt. Dies wird auch bei anderen AM-Verfahren beobachtet. Diese Effekte können genutzt werden um die Bauteil-Eigenschaften richtungsabhängig und gezielt zu steuern.

Die Ergebnisse zeigten darüber hinaus, dass WEBAM-Bauteile eine exzellente elektrische Leitfähigkeit besitzen. Die Werte sind mit dem internationalen Standard von geglühtem Kupfer (IACS) vergleichbar. Gleichzeitig beträgt die Vickershärte je nach lokaler Korngröße zwischen 60 HV und 90 HV. Das ist vergleichbar mit traditionell hergestellten Kupferbauteilen. Die Proben haben eine für Reinkupfer typische Zugfestigkeit von bis zu 220 MPa und eine hohe Bruchdehnung von mehr als 35 Prozent.

Zusätzlich sind mit WEBAM auch Multimaterial-Bauteile mit einer guten mechanischen Anbindung der Kupferlage auf einem geeigneten Basiswerkstoff möglich. Das zeigte eine Vorstudie, bei der Kupfer über mehrere, großflächige Lagen auf einen Stahlring aufgebaut wurde.

Mit seinen Elektronenstrahlprozessen und Anlagen für WEBAM und EBM ermöglicht pro-beam zwei industrielle AM-Verfahren, die Metallbauteile effizient und mit einer hohen Qualität fertigen. Zusätzlich erlauben die guten mechanischen Eigenschaften und die hohe elektrische Leitfähigkeit von WEBAM-Bauteilen aus Kupfer einen erfolgreichen Einsatz in der Industrie.

formnext: Halle 12.0, E59

Filtern

Suchbegriff

Unterkategorie

Firmen

Inhaltstyp

Firmentyp

Land