Metall-3D-Druck macht Größensprung dank neuer Luftstromtechnologie
Das neue EOS AMCM "AirSword"-System reinigt die Luft in der Baukammer, entfernt Ruß und Ablagerungen und ermöglicht so Metalldrucke in noch nie dagewesenem Umfang.
AMCM, ein Hersteller von großen 3D-Metalldruckern, der als Spin-off von EOS entwickelt wurde, hat etwas auf den Markt gebracht, das er als „Durchbruch in der additiven Fertigung von Metallen in großem Maßstab“ bezeichnet. Dabei handelt es sich um ein neues Gasflusssystem namens AirSword, das nach Angaben des Unternehmens den Druck von ultragroßen Laserpulverbettfusion (LPBF) ohne Einbußen bei der Präzision oder Qualität der Teile ermöglicht.
Additive Fertigungstechnologien wie LPBF und andere pulver- und laserbasierte Verfahren stehen vor erheblichen Skalierungsproblemen. Obwohl LPBF dafür bekannt ist, Teile mit einer hohen Detailgenauigkeit zu liefern, wurde die Erweiterung der Baufläche über 1 m × 1 m hinaus in der Vergangenheit durch einen unzureichenden Gasfluss eingeschränkt, so AMCM, was zu Turbulenzen, Rauch- und Rußbildung und Interferenzen mit dem Laserpfad führt.
Das AirSword-Konzept von AMCM wurde entwickelt, um diese Einschränkungen zu überwinden. Bei großformatigen LPBF-Maschinen, wie der neuen M 8K und der geplanten M 10K des Unternehmens, sorgt das System für einen dynamischen, mehrschichtigen Gasfluss, der den gesamten Baubereich abdeckt. Ein zentraler Gasauslass teilt den Strom in zwei entgegengesetzte Ströme entlang der Kammerachse und drückt Rauch und Schutt seitlich in Richtung der Abluftöffnungen. Auf diese Weise wird verhindert, dass Rauch durch die Kammer zieht und den Weg des Laserstrahls stört, selbst bei langen Druckvorgängen.
„Wir haben das AirSword-Konzept mithilfe umfangreicher Strömungssimulationen entwickelt, um die Strömungsmuster für große LPBF-Kammern zu optimieren“, sagt Georg Fey, Leiter des Anwendungs- und Innovationsteams von AMCM. „Diese Simulationen dienten als Grundlage für die Gestaltung der Auslassöffnungen der Strömungsdüsen und der gesamten Strömungsdynamik. Das Gerät selbst wird auf unserer M 4K-Anlage hergestellt, wobei die Designfreiheit von LPBF genutzt wird, um eine hocheffiziente und maßgeschneiderte Gasströmungslösung zu schaffen.“
Ein herausragender Vorteil von AirSword ist die Fähigkeit, das Glas und die Laseroptik sauber zu halten, indem der Fluss kontinuierlich gegen Rußablagerungen gelenkt wird – ein Problem, das oft die Drucktreue bei Langzeitproduktionen beeinträchtigt.
Nach Angaben von AMCM verfügt das M 8K-System bereits über acht 1-kW-Laser mit einem 0,7 m² großen Pulverbett und einem Bauvolumen von 800 × 800 × 1.200 mm. Das Design wurde für die industrielle Anwendung konzipiert und kann bis zu fünf Tonnen Pulver bei gleichbleibender Präzision entlang der Z-Achse handhaben. Die zukünftige M 10K erweitert den Grundriss auf eine Gesamtaufbaufläche von 1.000 × 1.000 mm.
Ergänzend zu AirSword integriert AMCM fortschrittliche Prozesssteuerungsmodule wie SmartFusion und EOState Exposure OT, die nach Angaben des Unternehmens dazu beitragen, Qualitätskontrollen nach der Fertigung zu reduzieren und die Überwachung vor Ort zu verbessern.
AMCM argumentiert, dass AirSword durch die Minimierung der beweglichen Teile im Gasmanagement-Subsystem einen zuverlässigen, wartungsarmen Betrieb bietet und gleichzeitig die Geschwindigkeit, Präzision und Robustheit beibehält, die LPBF zur bevorzugten Methode für Präzisionsmetallteile machen.
„Die Entwicklung eines Systems dieser Größe bringt eine Reihe von Herausforderungen mit sich“, sagt Martin Bullemer, Geschäftsführer von AMCM. „Integriert mit fortschrittlichen Prozesssteuerungstechnologien wie SmartFusion und EOState Exposure OT verbessert AirSword die Qualitätssicherung während des Prozesses und reduziert die Notwendigkeit umfangreicher Tests nach der Konstruktion.“
Mit der Einführung von AirSword und dem Scale-up auf M 8K / M 10K Systeme zielt AMCM darauf ab, immer größere Metallkomponenten zu liefern, ohne Kompromisse bei der Oberflächenqualität oder Produktivität einzugehen.
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