Fraunhofer viert 25 jaar metallic 3D-laserprinten (video)

De uitvinders van het proces, Wilhelm Meiners, Kurt Wissenbach en Andres Gasser, staan ​​voor een kleine transportwagen: "We begonnen eigenlijk aan LPBF te werken terwijl ik parttime op het instituut werkte", zegt Meiners – nu een expert bij Trumpf Laser- und Systemtechnik – voor hem kijkend naar de allereerste LPBF-machine bij Fraunhofer ILT.

Bij LPBF wordt het metaalpoeder met een schraper aangebracht en wordt de laserstraal langs berekende paden over het poederbed geleid. Doordat de laser het metaalpoeder smelt, wordt het werkstuk laag voor laag in de beoogde vorm geproduceerd. Meiners herinnert zijn strijdmakkers en glimlacht: "Niemand geloofde – alleen wij – dat onze ontwikkeling iets nuttigs zou kunnen worden!"

Het LPBF-proces maakt het mogelijk om op een economische en efficiënte manier complexe functionele componenten te produceren. Verder zijn de productiekosten minder afhankelijk van de geometrische complexiteit, maar vooral van het volume van het onderdeel. Wat destijds zo bijzonder was aan het idee was om te focussen op materialen met interessante toepassingen, zoals kobalt-chroomlegeringen voor tandheelkundige implantaten, en het proces daarop aan te passen. Tegenwoordig wordt LPBF gebruikt in een breed scala aan industriële toepassingen, van turbomachines en autotechniek tot lucht- en ruimtevaart en medische technologie. In 2019 wordt de wereldwijde markt voor additive manufacturing van metalen – inclusief systeem-, materiaal- en serviceverkoop – geschat op zo’n 2 miljard euro. LPBF is goed voor meer dan 80 procent van de markt voor additive manufacturing met metalen, waardoor het de dominante technologie is.

Complexe kanalen en lichte constructies

Omdat het LPBF-proces een component laag voor laag bouwt, kan een driedimensionale fabricagetaak worden teruggebracht tot twee dimensies. Als gevolg hiervan biedt het proces een aantal systematische voordelen in vergelijking met conventionele fabricagetechnieken zoals gieten of machinaal bewerken. Het kan bijvoorbeeld complexe koelkanalen genereren voor de gerichte temperatuurregeling van gereedschappen of geïntegreerde roosterstructuren voor lichtgewicht constructietoepassingen. Op deze manier kunnen in zeer korte tijd prototypes in kleine series met identieke materiaaleigenschappen worden geproduceerd. Een ander systematisch voordeel is de verkorting van de ontwikkeltijd: met minder inspanning kunnen talloze iteraties worden uitgevoerd. Dit resulteert in een kortere time-to-market voor nieuwe producten.

Nu: verlichting

Momenteel richt Fraunhofer ILT zich op het bevorderen van innovatieve verlichtingsconcepten, aangepast aan de eisen of geometrie van componenten. Het instituut gebruikt zijn expertise op het gebied van systeemtechniek om nieuwe machineconcepten te ontwikkelen om de productiviteit van het proces te verhogen. Hoofd van het competentiegebied LPBF Jasmin Saewe, verantwoordelijk voor ongeveer 50 medewerkers en studenten: "We nemen niet alleen de integratie van onze ontwikkelingen in industriële procesketens zeer serieus, maar we identificeren en openen ook nieuwe markten."