Alle Maschinen aus der Rubrik Pulverdüse (LENS)

Funktionsweise eines Metall-3D-Druckers mit LENS

Laser Engineered Net Shaping (LENS) ist ein 3D-Druckverfahren, welches Metallobjekte mit hoher Präzision herstellt. Bei diesem Verfahren kommt ein leistungsstarker Laser zum Einsatz, der Metallpulver schmilzt und schichtweise aufträgt, um komplexe Bauteile zu erzeugen.

Der Druckvorgang beginnt mit der Zufuhr von feinem Metallpulver, das über eine Pulverdüse direkt in den Laserstrom gespritzt wird. Der Laserstrahl, der meist im Bereich von 500 bis 4000 Watt arbeitet, schmilzt das Metallpulver auf, das sich beim Auftreffen auf die Bauplattform verfestigt. Durch die wiederholte Auftragung des geschmolzenen Materials in Schichten entsteht das gewünschte Bauteil.

Der Prozess beim Laser Engineered Net Shaping (LENS) läuft in einer inerten Atmosphäre ab, um eine Oxidation des Materials zu verhindern. Genaueres zu den verwendeten Gasen siehe unten. Dank der hohen Präzision des Lasers kann die Pulverdüsen-Technologie sehr feine Strukturen und komplexe Geometrien erzeugen.

Mit Laser Engineered Net Shaping (LENS) können verschiedene Metalllegierungen verarbeitet werden, darunter Titan-, Nickel- und Kobaltlegierungen, Edelstahl sowie Aluminium. Diese Legierungen werden aufgrund ihrer Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Medizin und Automobilbau häufig eingesetzt.

Der große Vorteil gegenüber anderen 3D-Druckverfahren besteht in der Fähigkeit, dass Laser Engineered Net Shaping hochfeste Metallkomponenten direkt drucken und beschädigte Metallteile reparieren kann.

Andere Arten von Metall 3D-Druckern

Auf maschinenauswahl.de finden Sie einen Überblick über alle 3D-Druck-Technologien für Metall in der Additiven Fertigung. Weitere Verfahren sind:

• Pulverbett-Technologie: Selektives Laserschmelzen (SLM)
• Pulverbett-Technologie: Elektronenstrahlschmelzen (EBM)
• Draht und Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM)
• Schmelzdüse und Fused Deposition Modeling (FDM)
• Pulverkleben und Binder Jetting (BJ)
• Tintenstrahltechnik und Nanoparticle Jetting (NPJ)
• Hybridmaschinen (Auftrag/Abtrag)

Komponenten eines Metall 3D-Druckers für Laser Engineered Net Shaping

Zentrale Bestandteile sind ein leistungsstarker Laser, der das Metallpulver schmilzt, sowie eine Düse, die das Pulver präzise in den Arbeitsbereich fördert. Eine Schutzkammer sorgt für die inerte Atmosphäre, um Oxidation zu verhindern. Dazu sind Hochpräzisionsbewegungssysteme notwendig, um die Schichten exakt aufzutragen. Eine Steuerungseinheit überwacht und steuert den gesamten Druckprozess. Kühlsysteme regulieren die Temperatur der Lasereinheit und Bauteile. Eine Pulverkammer und Filtersysteme vervollständigen das LENS-System.

Anwendung von Laser Engineered Net Shaping in der industriellen Fertigung

Beispiele für Werkstücke, welche mit LENS erzeugt werden:

• Luft- und Raumfahrt: Triebwerkskomponenten, Turbinenschaufeln, Gehäuse, Strukturteile, Hitzeschilde und Reparaturteile
• Medizin: Implantate, Hüftprothesen, Dentalprothesen, Knochenplatten und chirurgische Instrumente
• Automobilbau: Motorenkomponenten, Getriebegehäuse, Abgaskrümmer, Turbolader, Bremsscheiben und Strukturteile

Erfolgsfaktoren beim Laser Engineered Net Shaping (LENS)

Wie oben beschrieben, können Sie mit der Pulverdüsen-Technologie verschiedene Metalle bzw. Legierungen verarbeiteten. Allen Anwendungen ist gemein, dass die Materialien anfällig für Oxidation sind. Die Verarbeitung erfordert deshalb eine stabile und inerte Schutzatmosphäre in Form von Gasen. Üblicherweise werden verwendet:

 

Für Edelstahl: Argon oder Stickstoff

Für Titan: Argon

Für Nickel: Argon oder Helium

Für Aluminium: Argon

Für Kobaltlegierungen: Argon

 

Für die Qualität des Metall-3D-Drucks ist bei allen Legierungen die Reinheit des Pulvers maßgeblich, was letztlich auch die mechanischen Eigenschaften des Werkstücks bestimmt. Verwenden Sie ausschließlich hochreine Legierungen. Eine regelmäßige Überwachung der Metallpulverqualität sichert gleichbleibende Druckergebnisse.

Einfluss auf die Verarbeitung im Laser Engineered Net Shaping (LENS) nehmen natürlich auch die jeweiligen Materialeigenschaften im Hinblick auf thermische Prozesse. Leicht passiert es, dass sich Risse bilden und sich das Werkstück verzieht, zum Beispiel, wenn das Werkstück zu schnell abkühlt.

• Edelstahl hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit, weshalb eine exakte Temperaturkontrolle erforderlich ist.
• Titan hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit, was die Kontrolle von Temperatur und Abkühlraten während des Drucks erforderlich macht.
• Nickel-Legierungen haben eine gute Wärmeleitfähigkeit und neigen zu hoher thermischer Ausdehnung, daher sollte die Wärmeableitung überwacht werden.
• Aluminium aufweist ebenso eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf.
• Kobaltlegierungen haben eine hohe Festigkeit und Hitzebeständigkeit. Überwachen Sie genau die Wärmeeinbringung.

Für die Temperaturkontrolle beim Laser Engineered Net Shaping sind Laserstärke und Schichthöhe entscheidende Faktoren. Sie bestimmen zudem Dichte und Festigkeit des Bauteils.

Aluminium und Kobaltlegierungen neigen zur Porosität. Das Metallpulver muss besonders gleichmäßig und rein gehalten werden. Eine präzise Dosierung und die richtige Laserstärke sind von großer Bedeutung, um dichte und stabile Bauteile zu erzeugen.

Dazu gehören dann auch Wartungswerkzeuge zur Reinigung der Druckdüsen und Laseroptiken.

Führende Hersteller für 3D-Drucker für Laser Engineered Net Shaping

In unserer Herstellerliste finden Sie Unternehmen, die Metall 3D-Drucker für das Verfahren mit Pulverdüse / LENS herstellen.

Häufig gesucht sind folgende Begriffe: Colibrium Additive Laser Engineered Net Shaping, EOS GmbH Laser Engineered Net Shaping, 3D Systems Laser Engineered Net Shaping, DMG Mori Laser Engineered Net Shaping

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