Hexagon unterstützt mit Laserauftragsschweißen (DED) die Additive Fertigung

Dieses Bauteil wird im DM3D-Drucker mit der StereoScan Neo R16- structured light scanning-Technologie von Hexagon gescannt.

DED umfasst mehrere Metall-3D-Drucktechnologien zur Teileherstellung, wie das Schmelzen und Verschmelzen vom Material. DED ist zudem für ein breites Spektrum von Teilegrößen anwendbar und eignet sich für die kosteneffiziente Herstellung großer Teile von einem bis zu sechs Metern -, die mit Pulverbettschmelztechnologien (PBF) möglicherweise nicht hergestellt werden können. SmarTech Analysis schätzt, dass die Umsätze aus großformatigen additiven Metalltechnologien und verwandten Bereichen im Jahr 2026 739 Millionen US-Dollar erreichen werden.

Die DED-Technologie mit derselben Basistechnolgie wie bereits etablierte Beschichtungs- und Schweißverfahren, gewinnt bei der Wartung, Reparatur und Instandhaltung (MRO) im Militär- und Luftfahrtsektor rasch an Bedeutung, da sie hochwertige Ausrüstungen, wie z. B. Turbinenschaufeln, reparieren oder wiederherstellen kann. Außerdem bietet sie Innovationspotenzial für hybride Fertigungsverfahren, bei denen Werkstücke, die durch Drahterodieren oder Fräsen bearbeitet wurden, mit Material und Merkmalen versehen werden können. Das Interesse an dieser Fertigungstechnologie ist besonders in der Luft- und Raumfahrt- sowie der Verteidigungsindustrie hoch, weshalb sie die Teile häufig aus Hochleistungsmetalllegierungen wie Titan, hochwarmfesten und rostfreien Stählen herstellen. Hexagon arbeitet mit Drucker-OEMs, Kunden und Dienstleistern zusammen, um vorherzusagen, wie sich diese Werkstoffe verhalten, wenn sie den thermisch-mechanischen Belastungen von DED-Prozessen ausgesetzt sind, die in großen Strukturen zusammenkommen.

„Wir sehen eine große Nachfrage nach dem Einsatz unserer Technologien in Kooperation mit unseren Partnern für maßgeschneiderte, kosteneffiziente Lösungen, die den Anforderungen spezifischer additiver Fertigungstechnologien in einer Vielzahl von Anwendungen gerecht werden", so Mathieu Pérennou, Global Business Development Director für Additive Fertigung im Geschäftsbereich Manufacturing Intelligence von Hexagon. „Die Depositionsfertigungsprozesse umfassen die Nutzung von leistungsstarken Simulationswerkzeugen, modernster Scantechnologie, robuster Reverse-Engineering- und Analysesoftware sowie eine Kombination all dieser Technologien. So wird die erforderliche Qualität und Wiederholbarkeit gewährleistet."

Das unbearbeitete Teil wird analysiert, um sicherzustellen, dass das gedruckte Teil dem Nenndesign entspricht. Dabei wird überschüssiges Material, das durch Zerspanung entfernt werden muss, angezeigt.

Kompetente Partner mit Erfahrung

pro-beam, ein globaler Experte für Elektronenstrahltechnologie und -maschinen, kann auf 45 Jahre Erfahrung im Schweißen zurückgreifen, um seine neuen WEBAM (Wire Electron Beam Additive Manufacturing) 3D-Drucker, einschließlich der Elektronenstrahlkanonen, selbst zu bauen. Der neue PB WEBAM 100, der auf der Formnext 2021 vorgestellt wurde, nutzt ein innovatives Vakuumkammerdesign, um hochwertige Teile aus anspruchsvollen Materialien wie reinem Kupfer und Titan herzustellen. Mithilfe von Hexagon-Technologien wurde ein zu 100 % virtueller Design-for-Manufacturing-Workflow für diesen neuen drahtbasierten Elektronenstrahldrucker anhand eines Bauteils für die Luft- und Raumfahrt validiert.

Mit Simufact Welding von Hexagon wurde ein robustes DED-Simulationsmodell erstellt, das die Vakuumbedingungen, Einspannpositionen und Leistungseinstellungen von pro-beam berücksichtigt, um Spannungen, Dehnungen und Verformungen vorherzusagen. Der neue Drucker produzierte das Teil erfolgreich aus 35 Schichten Titandraht, mit einem Elektronenstrahl in der Vakuumkammer. Das gedruckte Teil wurde mit dem hochmodernen AS1 Absolute-Scanner von Hexagon und der Reverse-Engineering-Software REcreate gescannt und anschließend mit der endgültigen Teilegeometrie verglichen, die durch die Simulation mit der Geometrieanalysesoftware VGMETROLOGY von Volume Graphics berechnet wurde.

Verena Uhl, Produktmanagerin bei pro-beam, kommentiert: „Hexagon ist in der Lage, unseren WEBAM-Prozess sowohl genau vorherzusagen als auch genau zu messen, was uns und unseren Kunden Vertrauen in unsere innovativen additiven Verfahren gibt. Die Simulation weist eine sehr starke Maßkorrelation auf und zeigt eine sehr ähnliche Biegung der Grundplatte wie das reale Teil. Die Reduzierung der Simulationszeit um den Faktor 13 ohne Einbußen bei der Ergebnisqualität zeigt, dass wir uns auf die Technologien von Hexagon für eine robuste virtuelle Konstruktion verlassen können." Sciaky Inc., ein führender Anbieter von Lösungen für die Additive Fertigung, ist ebenfalls eine Partnerschaft mit Hexagon eingegangen, damit seine Kunden das volle Potenzial der Elektronenstrahl-3D-Drucker (EBAM®) des Unternehmens nutzen können. Durch die Kombination von EBAM-Druckern mit der Prozesssimulationssoftware von Hexagon für DED-Anwendungen kann die hochentwickelte Drucktechnologie für eine optimale Produktivität genutzt werden.

Messtechnik erfüllt Toleranzanforderungen

Der DED-Dienstleister und Maschinenbauer DM3D hat mit Hilfe der Messtechnik von Hexagon bewiesen, dass er die Toleranzanforderungen der NASA bei der Herstellung einer RS-25-Düsenauskleidung in Originalgröße mit einer Höhe von 111 Zoll (ca. 2,8 Meter) und einem Durchmesser von 96 Zoll (ca. 2,4 Meter) im Rahmen des NASA-Projekts Rapid Analysis and Manufacturing Propulsion Technology (RAMPT) erfüllen kann. „Die Erfahrung und die tragbare Messtechnik von Hexagon haben sich als sehr wertvoll für die Validierung des RAMPT-RS-25-Liner-Teils und die Erstellung eines genauen Modells für die Endbearbeitung erwiesen", so Dr. Bhaskar Dutta, Präsident von DM3D Technology: „Es handelt sich um eine der größten DED-Fertigungen aller Zeiten. Wir benötigten ein gutes und zuverlässiges Prüfverfahren für die Teilevalidierung. Es ist nicht praktikabel, ein 2 Tonnen schweres Raketentriebwerksteil zur Prüfung auf ein Koordinatenmessgerät zu bringen. Durch die genaue und schnelle Messung des Teils in der Maschine sehen wir auch die Möglichkeit, das Teil bei Bedarf nachzubearbeiten."

Meltio, ein Hersteller disruptiver Laser-Metallbeschichtungs-Technologien, hat sein Technologie-Ökosystem um die computergestützte Fertigungssoftware (CAM) ESPRIT CAM von Hexagon erweitert und bietet Maschinenherstellern damit eine einzige Schnittstelle für die Vorbereitung und Programmierung hochwertiger hybrider Direct Energy Deposition (DED)-Produktion und -Bearbeitung. Durch die Zusammenarbeit werden die Arbeitsabläufe der subtraktiven und Additiven Fertigung für die Anwender des Meltio Engine CNC Integration Systems optimiert. Die hybride Fertigungslösung von Meltio ermöglicht die Herstellung komplexer Teile mit präzisen Bearbeitungstoleranzen in einem einzigen Schritt. Die Kombination dieser innovativen Technologie mit der CNC-Programmierung, -Optimierung und -Simulation des ESPRIT CAM-Systems von Hexagon sowohl für additive als auch für subtraktive Verfahren führt zu einem fortschrittlichen und dennoch einfach zu bedienenden Fertigungsworkflow in einem einzigen Werkzeug.

Weitere Informationen zur Additiven Fertigung finden Sie unter https://iamready.hexagonmi.com