Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Markt- und Trendanalyse Laserstrahlschmelzen 2010
    ( 2011)
    Uhlmann, E.
    ;
    Urban, K.
    Nicht nur die vielfältigen funktionsbezogenen Anforderungen von Produkten und Bauteilen, sondern vor allem die heutigen Marktbedürfnisse stellen große Herausforderungen für aktuelle Fertigungstechnologien dar. Hierbei bildet die kontinuierlich steigende Variantenvielfalt bei gleichzeitiger Senkung der Stückzahlen je Variante die differenzierten Kundenwünsche ab. Diese Entwicklungen begünstigen die Perspektiven des Laserstrahlschmelzens im Allgemeinen sowie seiner speziellen Anwendungsgebiete Rapid Prototyping, Rapid Tooling und Rapid Manufacturing. In den Branchen der Medizintechnik und der Gummi- und Kunststoffverarbeitung ist bereits seit einiger Zeit eine dynamische Entwicklung erkennbar. Besonders in der Medizintechnik wird der immer breitere Einsatz des Laserstrahlschmelzens durch die hohe Innovationsfähigkeit des Verfahrens und ein verbesserstes Qualitätsmanagement vorangetrieben. Aufgrund der zunehmenden Forderungen nach individualisierten und individuellen Produkten werden bereits heute patientenangepasste Implantate mit dem Laserstrahlschmelzverfahren gefertigt. Erwarten die Marktteilnehmer eine weiterhin steigende Nachfrage nach solchen Produkten? Wie muss das Verfahren verbessert werden, um seine Prozessstabilität zu erhöhen? Wo liegen die zukünftigen Herausforderungen in der Strahlschmelztechnologie? Um diese und weitere Fragen zu klären hat das Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) eine Markt- und Trendanalyse für das Laserstrahlschmelzen durchgeführt.
  • Publication
    Licht: Werkzeug mit Potential
    ( 2011)
    Uhlmann, E.
    ;
    Urban, K.
    In den letzten Jahren hat sich das Laserstrahlschmelzen, auch als Selective Laser Melting (SLM), Laser Cusing und Direct-Metal-Laser-Sintering (DLMS) bezeichnet, beträchtlich weiterentwickelt. Das Einsatzgebiet des Verfahrens hat sich vom Rapid Prototyping zur Prototypenfertigung auf das Rapid Tooling und Rapid Manufacturing ausgeweitet. Heute können Werkstoffe wie Edel- und Werkzeugstähle, Titan-, Aluminium-, Kobalt-Chrom-, und Nickelbasis-Legierungen, aber auch Keramiken verarbeitet werden. Diese Pulverwerkstoffe enthalten keinerlei Binder oder sonstige Zusätze, womit ihre Zusammensetzung derer konventionell hergestellter Werkstoffe entspricht. Mit diesen Materialien ist es nun möglich, dem immer stärkeren Trend zu individualisierten Produkten auch bei Massengütern zu entsprechen. Die für das Verfahren notwendigen Bauteilinformationen werden zunächst in Form eines 3-D-CAD-Modells bereitgestellt. Im nächsten Schritt der Prozessvorbereitung wird das Bauteilmodell mittels spezieller Software in übereinanderliegende Schichten definierter Schichtdicke zerlegt. Im letzten Schritt wird jede der Schichten in einzelne Laservektoren zerlegt. Der sich anschließende SLM-Prozess hat drei Phasen, die sich zyklisch wiederholen, bis das Bauteil vollständig aufgebaut ist. In der ersten Phase wird die Substratplatte um eine im Vorfeld gewählte Schichtdicke, die typischerweise zwischen 10 µm und 60 µm beträgt, abgesenkt. In der zweiten Phase wird eine Schicht Metallpulver mit einer Auftragsvorrichtung auf die Substratplatte aufgebracht. In der dritten Phase wird das aufgebrachte Pulver unter Verwendung eines diodengepumpten Festkörper-Faserlasers vollständig aufgeschmolzen. Hierbei wird nicht nur die aufgetragene Pulverschicht aufgeschmolzen, sondern auch die darunterliegende und bereits erstarrte Materialschicht teilweise umgeschmolzen. Das so entstandene schmelzmetallurgische Material weist - bei optimierten Verfahrensparametern - eine relative Dichte von nahezu 100 Prozent auf. Doch nicht nur die physikalischen, auch die mechanischen Eigenschaften derart erzeugter Bauteile entsprechen nahezu denen gegossener Strukturen, sodass ein Seriencharakter annähernd erreicht wird.
  • Publication
    Markt- und Trendstudie 2010: Laserstrahlschmelzen in generativer Fertigung
    (Fraunhofer IPK, 2011)
    Uhlmann, E.
    ;
    Urban, K.
    Nicht nur die vielfältigen funktionsbezogenen Anforderungen von Produkten und Bauteilen, sondern vor allem die heutigen Marktbedürfnisse stellen große Herausforderungen für aktuelle Fertigungstechnologien dar. Hierbei bildet die kontinuierlich steigende Variantenvielfalt bei gleichzeitiger Senkung der Stückzahlen je Variante die differenzierten Kundenwünsche ab. Diese Entwicklungen begünstigen die Perspektiven des Laserstrahlschmelzens im Allgemeinen sowie seiner speziellen Anwendungsgebiete Rapid Prototyping, Rapid Tooling und Rapid Manufacturing. In den Branchen der Medizintechnik und der Gummi- und Kunststoffverarbeitung ist bereits seit einiger Zeit eine dynamische Entwicklung erkennbar. Besonders in der Medizintechnik wird der immer breitere Einsatz des Laserstrahlschmelzens durch die hohe Innovationsfähigkeit des Verfahrens und ein verbesserstes Qualitätsmanagement vorangetrieben. Aufgrund der zunehmenden Forderungen nach individualisierten und individuellen Produkten werden bereits heute patientenangepasste Implantate mit dem Laserstrahlschmelzverfahren gefertigt. Erwarten die Marktteilnehmer eine weiterhin steigende Nachfrage nach solchen Produkten? Wie muss das Verfahren verbessert werden, um seine Prozessstabilität zu erhöhen? Wo liegen die zukünftigen Herausforderungen in der Strahlschmelztechnologie? Um diese und weitere Fragen zu klären hat das Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) eine Markt- und Trendanalyse für das Laserstrahlschmelzen durchgeführt.