Additive Manufacturing mit dem Elektronenstrahl aus Pulver gebaut

Geometrisch komplexe Bauteile werden Schicht für Schicht, in nur einem einzigen Arbeitsgang aus dem Pulverbett gebaut. Durch die Reduzierung von Fertigungsschritten werden Zeit und Kosten gespart. Die Entwicklung und Fertigung von Bauteilen benötigt meist nur wenige Stunden anstatt Wochen. Die werkzeuglose Fertigung erlaubt die wirtschaftliche Produktion individueller Formen mit hohen geometrischen Freiheitsgraden, die mit abtragenden Verfahren aufwendig oder unmöglich zu fertigen sind. Es können vollständig Dichte und fehlerfreie Bauteile erzeugt werden, die über beste mechanisch-technologische Werkstoffeigenschaften verfügen. Die Entwicklungen der letzten 20 Jahre haben die additiven Verfahren zu einem ernstzunehmenden Produktionsverfahren reifen lassen mit dem hochwertige Endprodukte erzeugt werden können.

Für die Fertigung metallischer Bauteile zeichnet sich das Electron Beam Melting (EBM) im Besonderen durch vier Vorteile aus:

  • Die hohe Leistungsdichte erlaubt wesentlich höhere Baugeschwindigkeiten und erhöht dadurch die Wirtschaftlichkeit in der Serienfertigung
  • Der Prozess findet im Vakuum statt und verhindert Verunreinigungen bzw. Oxidationen und begünstigt sogar eine Steigerung der mechanisch- technologischen Werkstoffeigenschaften.
  • Durch die hohen Prozesstemperaturen werden Eigenspannungen vermindert und Torsionen / Verzüge minimiert.
  • Metalle und NE- Metalle können gleichermaßen verarbeitet werden

Technik

Maximale Baugröße200 x 200 x 350 mm
Strahlleistung50 - 3500 W
Brennfleck0,2 - 1,0 mm
Vakuum < 1x10-4mbar
Baugeschwindigkeit60 cm3/h
Oberflächenrauigkeit Ra = 25/35 µm
Multibeam1 - 100
EB Scan Geschwindigkeit8000 m/s

Anwendungen

Medizintechnik

Die sehr gute Bio-Kompatibilität EBM-generierter Titanimplantate ist der hohen metallurgischen Reinheit geschuldet. Durch das Vakuum werden auch kleinste Verunreinigungen bei der schmelzschweißenden Fertigung vermieden. Die charakteristisch rauen Oberflächen EBM-genierter Implantate begünstigen das Einwachsen des umliegenden Gewebes.

Luft- und Raumfahrt

Mit dem EBM- Prozess können Luftfahrtteile in einer einzigartigen Leichtigkeit und gleichzeitigen Steifigkeit hergestellt werden. Durch eine optimale Materialverteilung und einen Hohlraumbau funktionaler Bauteile können 50 – 80 % des Gewichts konventionell gefertigter Flugzeugteile eingespart werden.

Verschleißschutz

Die hohe Leistungsdichte des Elektronenstrahls und die hohen Prozesstemperaturen erlauben die effiziente schmelzschweißende Verarbeitung von hochschmelzenden und hochfesten Werkstoffen. Dadurch können Verschleißschutzanwendungen in einer hohen Härte, mit einer guten Zähigkeit und eigenspannungsarm erzeugt werden.

Leistungsangebot

Das Forschungszentrum Elektronenstrahl entwickelt Anwendungen für den EBM-Prozess:

  • Erweiterung der Materialpalette
  • Machbarkeitsstudien
  • Technologie- und Wissenstransfer
  • industrielle Auftragsforschung
  • Kooperationsprojekte
  • Prototypen- und Kleinserienfertigung

Aktuelle Arbeitsfelder der SLV Halle GmbH