pro-beam bietet den Schlüssel zu Effizienz und Produktivität

WEBAM 100 erlaubt die Fertigung von großen Bauteilen, wie beispielsweise des 1 m hohen, 54 kg schweren Mock-up einer Düse aus Titan.

Die pro-beam Gruppe ist ein weltweit führender Anbieter von innovativer Elektronenstrahltechnologie mit Lösungen für Schweißen, Perforieren sowie die Additive Fertigung mit dem Elektronenstrahl – letzteres sowohl draht- als auch pulverbasiert. Kunden profitieren von modernster Technologie, wahlweise in Form von Auftragsfertigung oder individuell konzipierten Produktionsanlagen. pro-beam bietet für WEBAM standardmäßig die Maschine PB WEBAM 100 mit einer Bauraumgröße von circa 2 m³, einer 6-achsigen Kinematik und einer Leistung von maximal 9 kW an.

pro-beam bietet für WEBAM standardmäßig die Maschine PB WEBAM 100 mit einer Bauraumgröße von circa 2 m³, einer 6-achsigen Kinematik und einer Leistung von maximal 9 kW an.

Energieeffizient

Der potenziell größte Teil des ökologischen und ökonomischen Fußabdrucks von AM ist der Energiebedarf. Im Vergleich zu laserbasierten AM-Technologien ist bei WEBAM sowohl die Erzeugung des Strahls als auch der Energieeintrag in den Schmelzprozess wesentlich effizienter. WEBAM leidet nicht unter Energieverlusten durch Reflexion, Streuung und optische Verluste. Dies verschafft WEBAM zudem insbesondere bei Materialien mit hohen Lichtreflexionswerten, wie beispielsweise Kupfer, klare Vorteile. In wissenschaftlichen Studien wurde nachgewiesen, dass der Energiebedarf bei WEBAM nur etwa ein Drittel des eines Laser-AM-Verfahrens beträgt. Ein direkter Vergleich der Verfahren mittels Lebenszyklusanalyse zeigt außerdem, dass die Laser-AM-Technologie bei allen Umweltfaktoren etwa dreimal so viele Emissionen verursacht wie WEBAM.

Mit WEBAM können auch Materialien mit hohen Lichtreflexionswerten und hoher thermischer Leitfähigkeit, wie beispielsweise reines Kupfer, effizient additive verarbeitet werden.

Hohe Produktivität

Der Elektronenstrahl bietet einen Prozess mit sehr hoher Leistung und hoher Energiedichte (bei der PB WEBAM 100 bis zu 9 kW). Mit einer solchen Leistung ist es möglich, relativ dicke Drähte (1,6 mm Durchmesser) zu schmelzen und damit Bauteile mit hohen Drahtvorschubgeschwindigkeiten herzustellen. Die Tabelle fasst die maximalen Auftragsraten zusammen, die beim Bau von Zylindern erreicht wurden. Die Grenze lag in diesem Fall bei der maximal verfügbaren Drahtvorschubgeschwindigkeit (12 m/h). Auftragsraten bis zu 13 kg/h sind im Vergleich zu den in der Literatur üblicherweise angegebenen AM-Auftragsraten sehr hoch und bieten die Möglichkeit, eine verbesserte Produktivität zu erzielen.

Materialeffizienz und Reduktion des Zerspanungsaufwands

Ein wichtiger Gesichtspunkt der Additiven Fertigung ist Materialeffizienz bei der Herstellung von DED-Halbzeugen und Reduktion des Zerspanungsaufwands im Vergleich zu einer Fertigung aus einem Vollmaterial. Eine weitere Effizienzsteigerung ist bei der Verwendung eines endkonturnahen Substrats anstatt einfacher Fertigerzeugnisse gegeben. Das kann beispielsweise mittels eines hybriden Einsatzes der Elektronenstrahltechnologie erzielt werden, bei der das Substrat aus mehreren Platten zusammengeschweißt wird, auf die dann zusätzlich die WEBAM-Segmente aufgebaut werden. So wurde für das beispielhaft dargestellte Produkt ermittelt, dass sich dadurch die Menge des zerspanten Materials um zwei Drittel reduziert. Durch Reduzierung der zerspanenden Fertigung wird zudem gerade bei verschleißintensiven, abrasiven Materialien und Legierungen, wie Titan oder Inconel der Werkzeugverschleiß deutlich verringert.

Weitere Vorteile von WEBAM im Bereich von Materialeffizienz sind der Betrieb in einem Hochvakuum, der den Einsatz von Schutzgas zur Vermeidung von Oxidation unnötig macht, und die Verwendung von Draht. Bei der Verwendung von Pulver tritt typischerweise ein hoher Materialverlust durch Overspray auf. Bei drahtbasierten AM-Technologien erreicht man im Gegensatz dazu nahezu eine Materialeffizienz von 100 Prozent.

Die Reduktion der Substratdicke ist auch eine Möglichkeit der Verbesserung der Materialeffizienz. Der bei dünnen Substratdicken in der Regel auftretende thermische Verzug muss allerdings verhindert werden. Bei der PB WEBAM 100 kann dies unter Einsatz eines „Flip-frame“ durch das abwechslungsweise, beidseitige Bebauen der Substratplatte erreicht werden. Der Betrieb des „Flip-frame“ erfolgt CNC-gesteuert nach jeder Lage unter Vakuum. Daneben kann auch beim einseitigen Bebauen mittels der einzigartigen Möglichkeiten des Elektronenstrahls im Vakuum der Temperaturhaushalt des Bauteils und des Substrats gezielt eingestellt werden, so dass aufgrund von Erholungsprozessen Restspannungen ausgeheilt werden und ein verminderter Verzug auftritt.

pro-beam steht auf der Formnext 2025 Interessierten, die mehr über Effizienz und Produktivität von WEBAM erfahren möchten, zur Verfügung. Insbesondere wird der innovative hybride WEBAM-Ansatz des Einsatzes des Elektronenstrahls zum Schweißen eines endkonturnahen Substrats aus Platten und zur Additiven Fertigung mittels WEBAM präsentiert.

pro-beam auf der Formnext: Halle 12.0, Stand C139