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Über Nacht zaubert Laserlicht komplexe Teile

Laserbearbeitungsanlage M3 Linear
Über Nacht zaubert Laserlicht komplexe Teile

Direkt aus den CAD-Daten entstehen mittels LaserCusing frei geformte Werkstücke. Schicht für Schicht aus Standardwerkstoffen aufgebaut, erfüllen sie die gleichen Funktionen wie konventionell hergestellte Teile.

„Bei vielen generativen Verfahren ist der Werkstoff dem Prozess angepasst. Wir gehen den umgekehrten Weg und haben das Verfahren auf die gängigen Werkstoffe ausgerichtet“, sagt Frank Herzog. Deshalb seien mit dem LaserCusing Funktionsteile machbar, die in ihren Eigenschaften konventionell hergestellten Werkstücken ebenbürtig sind, ergänzt der Geschäftsführer der Concept Laser GmbH in Lichtenfels. Dadurch lassen sich beispielsweise Prototypteile schnell und wirtschaftlich herstellen, die alle Funktionen des endgültigen Serienteils erfüllen. Formen und Werkzeuge sind dazu nicht erforderlich. „Der Nutzen für den Anwender sind deutlich geringere Entwicklungskosten und drastisch kürzere Entwicklungszeiten“, fasst Herzog zusammen. Und die schnellere Markteinführung schafft zusätzliche Wettbewerbsvorteile. Aber nicht nur für den Prototypenbau ist das Verfahren interessant. Ursprünglich für den Werkzeug- und Formenbau entwickelt – um Formeinsätze mit konturnahen Kühlkanälen herstellen zu können –, sind heute bereits über 60 % der Werkstücke, die mittels LaserCusing generiert werden, Funktionsteile. Neben Prototypteilen entstehen so auch Serienwerkstücke. Unter anderem für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, im Motorsport, im Automobilbereich für exklusive Fahrzeuge oder Individualteile in der Medizintechnik.

Das Verfahren ermöglicht Bauteile, die sich anders nicht herstellen lassen: Einsätze für Spritzgießformen mit einer effizienten Oberflächenkühlung, die das Spritzgießen schneller und prozesssicherer machen, hochbelastete und frei geformte Füllanschlüsse für die Sauerstoffzufuhr im Cockpit von Kampfjets oder patienten-individuelle Implantate aus Titan sind Beispiele. Der Laser schmelzt Metallpulver auf und erzeugt so Schicht um Schicht ein fertiges Bauteil. Der generative Prozess ist zwar nicht so präzise wie beispielsweise aktuelle spanende Verfahren, die erreichbare Genauigkeit – sie liegt bei 50 µm – ist jedoch laut Frank Herzog für die meisten Funktionsteile völlig ausreichend. „Und wenn´s doch mal präziser sein muss, lassen sich die Teile spanend oder erosiv in gewohnter Weise mit relativ geringem Aufwand nachbearbeiten. Das ist ein weiterer Vorteil der verwendeten Standardwerkstoffe.“
Concept Laser bietet zwei Varianten der Laserbearbeitungsanlage an: die M1 hat nur ein Cusing-Modul, bei der M3 gibt´s zum Aufschmelzbereich auch ein Abtragsmodul, das Gravuren sowie andere Strukturen oder scharfkantige Übergänge in Kavitäten mit Radien ab 30 µm erzeugt.
Grundsätzlich lassen sich alle schweißbaren Materialien verarbeiten. Um das Pulver herzustellen, werden die Werkstoffe eingeschmolzen, verdüst und gesiebt. Intensive Kontrollen stellen die Qualität des Pulvers sicher. Erstmals im Cusing-Prozess eingesetzte Materialien müssen ihre Tauglichkeit zudem in eingehenden Festigkeitsuntersuchungen beweisen. Damit wollen die Franken gewährleisten, dass die Teile tatsächlich genau so stabil sind, als seien sie aus dem gleichen Werkstoff konventionell hergestellt. Derzeit bietet Concept Laser Warmarbeitsstähle, Edelstähle, Aluminiumlegierungen und Titan-Werkstoffe in Pulverform an.
Die Anlage sei einfach zu bedienen, sagt Herzog. Nach dem Einlesen der CAD-Daten erzeugt eine Software automatisch das Fertigungsprogramm. Der Bediener braucht nur per Mausklick die jeweils benötigten Parametersätze auszuwählen. Spezielle Kenntnisse seien nicht erforderlich. Ab Facharbeiterniveau kämen die Bediener gut mit der Technik zurecht. „Wichtiger als große Vorkenntnisse ist eine Begeisterungsfähigkeit für die Möglichkeiten, die das Verfahren bietet.“
Zum Thema Prozesssicherheit führt Herzog die Auslastung der LaserCusing-Anlagen an, die im Mutterunternehmen aus der Hofmann Innovation Group, der Hofmann Werkzeugbau GmbH laufen: „Dort sind die Maschinen an bis zu 700 Stunden im Monat produktiv. Und das bei einer Mitarbeitereinbindung von kaum mehr als zehn Stunden.“
Software generiert Programme vollautomatisch

Neue Technologien
Mittels LaserCusing lassen sich Teile herstellen, die konventionell nicht machbar wären – etwa Formeinsätze mit konturnaher Oberflächenkühlung. Spezielle Werkzeuge oder Gesenke sind dafür nicht erforderlich. Das spart unter anderem im Formen- und im Prototypenbau Zeit und Geld. Zudem können neue Produkte schneller am Markt eingeführt werden, was wiederum einen Wettbewerbsvorteil bedeutet.
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