AMCM stellt die neue M 8K vor – Bauen von sehr großen Bauteilen mit acht Lasern

Beta-System M 8K in der Produktionstätte von AMCM in Starnberg.

Martin Bullemer, Geschäftsführer bei AMCM erklärt: „Unsere neue M 8K-Anlage wird innerhalb eines Jahres betriebsbereit sein. Wir haben der ArianeGroup die ersten gedruckten Brennkammern versprochen, sobald die Anlage in Betrieb ist.“ AMCM hat das neue M 8K-System für das Drucken von Teilen bis zu 820 x 820 x 1200 mm für anspruchsvolle Materialien wie Kupfer entwickelt. Neben dem großen Bauvolumen überzeugt die M 8K mit einer effektiven Kühlung und neuartiger Prozessgasführung, welche für derart große additive Fertigungssysteme und den darauf gefertigten Bauteilen essenziell sind.

Die M 8K ist mit acht 1 kW-Lasern ausgestattet und für nLight AFX-Laser vorbereitet, welche AMCM bereits in seinem M 290 FLX-System einsetzt. Das hochmoderne Scannersystem der Firma Scanlab wird von deren innovativen RTC6-Smart-Controllern gesteuert, welche eine hervorragende Langzeitstabilität und Genauigkeit ermöglichen – Aspekte, die bei steigenden Teilegrößen und entsprechenden Bauzeiten von entscheidender Bedeutung sind.

Der Metalldruck der Brennkammern von Vulcain und Vinci wird den Prozess flexibler, kostengünstiger und schneller machen. Die Ariane-Brennkammern werden in Bezug auf Abmessungen und Qualität Maßstäbe setzen.

Hochentwickeltes Temperaturmanagement und Kühlsystem

Eine Kupferlegierung ist der erste Werkstoff, welcher auf der AMCM M8K verbaut wird. Ein Material, welches sich unter anderem durch seine hohe Wärmeleitfähigkeit auszeichnet und daher vielfach in Raumfahrtanwendungen eingesetzt wird. Beim Drucken von Kupferlegierungen hängt die Qualität der Teile in hohem Maße davon ab, die Bauplattform, die Baukammer und das optische System während des gesamten Druckvorgangs konstant kühl zu halten. Aus diesem Grund hat AMCM ein innovatives Kühlsystem nicht nur für die optischen Einheiten, sondern auch für den Bauschacht sowie eine thermisch entkoppelte optische Bank implementiert. Die Schnittstellen von Kollimator, Scanner und optischer Bank sind parallel flüssigkeitsgekühlt. Außerdem sorgt ein gekühlter Bauplattformträger für eine ideale Wärmeableitung.

Der in Zusammenarbeit mit Conflux Technology entwickelte Wärmetauscher für die M 8K. Positiver Nebeneffekt der additiven Fertigung dieses Bauteils: Verringerung seiner Größe um etwa 90 Prozent.

Herstellung der System-Prozessgasdüsen und Wärmetauscher im 3D-Druck

Um Qualitätsverluste bei langen Bauzeiten zu vermeiden, muss ein gleichmäßiger laminarer Schutzgasstrom aufrechterhalten werden, der die Pulveroberfläche bedeckt, während die Dämpfe sicher abgeleitet werden müssen.

AMCM verwendet 3D-Druck zur Herstellung des M 8K-Prozessgassystems. Die Prozessgasdüse durchlief mehrere Simulations- und Rapid-Prototyping-Zyklen und wird auf dem M 4K-System von AMCM gebaut. Das Gleiche gilt für den Wärmetauscher für das Schutzgas, der die Gas-Temperatur über die gesamte Bauzeit konstant hält. Der Wärmetauscher wurde in Zusammenarbeit mit Conflux Technology entwickelt, eine Partnerschaft, die bereits bei der M 4K-Anlage zu hervorragenden Ergebnissen geführt hat. Die Vorteile bestehen in einer drastischen Verringerung der Größe des Bauteils um etwa 90 Prozent bei gleichzeitiger Erhöhung der Kühleffizienz.

State-of-the-Art Filterung von Prozessgasen

Die Prozessgas-Filtertechnologie spielt in der additiven Fertigung von Metallen eine entscheidende Rolle für die Gesundheit der Bediener und die Produktqualität.

AMCM hat die neue RFS Nova-Filtereinheit auf der Basis bewährter Filtertechnologie entwickelt, die erhebliche Vorteile im Hinblick auf den Pulververbrauch und das Management gefährlicher Abfälle erreicht. Der integrierte Partikelabscheider leistet dazu einen wesentlichen Beitrag. Die Einheit gewinnt unbenutztes Pulvermaterial aus dem Gasstrom zurück, so dass es wiederverwendet werden kann und nicht weggeworfen werden muss.

Die Einführung einer innovativen Oxidationseinheit für die M 8K macht ein externes Passivierungsmedium überflüssig.

Prozesskontrolle und -validierung auf dem neuesten Stand der Technik

Mit steigender Größe der Bauteile und schnelleren Bauzeiten spielen die Prozesskontrolle und Validierung eine sehr große Rolle. Die Verbesserungen der Prozessüberwachung und der prozessbegleitenden Qualitätssicherung tragen dazu bei, dass der spätere Prüfaufwand reduziert werden kann.

AMCM hat vier OT-Kameras (Optical Thermography) mit einer Datenübertragungsrate von mehr als 10 Gb/s integriert, um SmartFusion und Eostate Exposure OT zu betreiben. Dies ist eine einzigartige Lösung auf dem AM-Markt, die das Prozessverhalten nicht nur während des Schmelzens, sondern auch nach der Erstarrung überwachen kann. Dies ermöglicht es den Ingenieuren, den Prozess mit Smart Fusion in einem geschlossenen Regelkreis zu steuern.

Der erste Anwendungsfall für das M 8K-System wird die Fertigung der Brennkammer des Prometheus-Raketentriebwerks der ArianeGroup sein. Die aus CuCrZr gefertigte Brennkammer mit einer Höhe von mehr als 1.000 mm und einem maximalen Durchmesser von 800 mm wird in Bezug auf Abmessungen und Qualität Maßstäbe setzen.

Sintavia – einer der ersten Kunden, der die M 8K einsetzen wird

Sintavia, ein in Florida (USA) ansässiger OEM für Luft- und Raumfahrtkomponenten, der sich auf thermodynamische Anwendungen spezialisiert hat, ist bereits ein erfahrener Anwender von mehreren M 4K-Systemen und möchte mit der neuartigen und weit größeren M 8K-Plattform auf diesem Erfolg aufbauen.

Brian Neff, Gründer und CEO von Sintavia, erklärt: „Wir sind stolz darauf, die ersten in Nordamerika zu sein, die das größere Bauvolumen der AMCM M 8K für unsere Kunden nutzen. Unsere Erfahrungen mit der M 4K in den letzten vier Jahren waren äußerst positiv in Bezug auf Qualität, Produktivität und Service. Wir freuen uns sehr darauf, die Vorteile der viel größeren M 8K in unserer Produktion nutzen zu können.“

AMCM auf der Formnext: Halle 11.1, Stand D49