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Laser Powder Bed Fusion

Wie funktioniert Laser Powder Bed Fusion?

Beim LPBF wird eine Schicht erzeugt, indem eine pulvertragende Bauplattform in Schritten zwischen typischer Weise 20 µm bis 200 µm heruntergefahren wird. Daraufhin verteilt ein Rakel gleichmäßig neues Pulver auf der Plattform. Der Laser fährt nun die vorgegebene Kontur der jeweiligen Schicht ab und schmilzt dabei das Pulver vollständig auf. Dieser Vorgang wird schichtweise wiederholt, bis das vollständige Bauteil entstanden ist. Um Eigenspannungen und Aufbaufehlern vorzubeugen, werden oft auch Stützstrukturen aufgebaut. Nach dem Abkühlen werden die Pulverreste und, mit einer eventuell zwischengelagerten Wärmebehandlung, Stützstrukturen entfernt. Der Prozess lässt sich durch viele Parameter, wie einen vorgeheizten Bauraum, variierende Laserleistung oder Scangeschwindigkeit, steuern. Üblicherweise findet der Druckprozess in einer Inertgasatmosphäre statt, um Oxidationen vorzubeugen.

Welche Materialien werden eingesetzt?

  • Metalle (Edelstahl- 316L, Werkzeugstahl – H13, Aluminiumlegierungen – AlSi12, Titan/-legierungen – TiAl6V4, Nickelbasislegierungen – Inconel718)
  • Edelmetalle (Kupfer, Gold, Platin)

Was sind die Vorteile von Laser Powder Bed Fusion?

  • Bauteildichte bis nahezu 100% → Bauteileigenschaften wie bei konventioneller Fertigung
  • Hohe Genauigkeit

Welche Anwendungen gibt es bereits?

Die hohe Genauigkeit, die Freiheiten in der Geometrie und die Vielfalt an Materialien eröffnen dem LPBF eine Vielzahl von Anwendungsbereichen. Da sich das Verfahren perfekt für komplexe Einzelteile, aber weniger für Mittel- bis Großserien eignet, sind typische Anwendungsszenarien solche mit hohem Qualitätsanspruch und geringerem Preisdruck. So ermöglicht der Druck biokompatibler Metalle wie Titan oder Nickel-Chrom-Legierungen die schnelle, individualisierte Herstellung passgenauer Medizinprodukte. Im Bereich des Leichtbaus und der Luft- und Raumfahrt wird vom Potential der Geometriefreiheit und der Verwendbarkeit konventionell schwer verarbeitbarer Materialien Gebrauch gemacht, um enorme Gewichtsersparnisse realisieren zu können.

Ansprechpartner

Samira Gruber

Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Winterbergstr. 28
01277 Dresden

Telefon +49 351 83391-3296

samira.gruber@iws.fraunhofer.de
http://www.iws.fraunhofer.de

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