Laserschmelzen für
kleine Unternehmen

In Zeiten, in denen der Innovationsdruck eine vorherrschende Rolle einnimmt, stellt 3D-Druck ein mächtiges Werkzeug dar, die eigene Wettbewerbsfähigkeit zu erhöhen. Eines der wichtigsten und vielseitigsten 3D-Druckverfahren für die industrielle Anwendung ist das selektive Laserschmelzen. Dabei wird das zu fertigende Bauteil Schicht für Schicht mithilfe von Laserstrahlung durch Mikroschweißprozesse aus dem Pulverbett aufgebaut. Bei dem werkzeuglosen Fertigungsverfahren entstehen in kürzester Zeit Funktionsbauteile aus hochwertigen Metallen wie Edelstahl, Werkzeugstahl, Inconel und Aluminium.

Hohe Funktionalität und Komplexität

Vorteile bietet das Verfahren insbesondere bei der Fertigung komplexer Geometrien in geringen Losgrößen, jedoch spielen auch verkürzte Produktentwicklungszeiten und die On-Demand-Fertigung eine überaus wichtige Rolle.

Trotz der ökonomischen und technologischen Chancen wird das selektive Laserschmelzen bis heute hauptsächlich von großen Unternehmen und Konzernen eingesetzt. Die hohen Investitionskosten (typischerweise mehr als 500.000 Euro zusätzlich zu Peripheriegeräten) halten KMU von der Implementierung des Fertigungsverfahrens im eigenen Unternehmen ab. Stattdessen greifen diese Firmen häufig auf 3D-Druck-Dienstleister zurück, wobei sie einerseits sensible Konstruktionsdaten herausgeben und andererseits versäumen, ihr eigenes Prozess-Know-how aufzubauen, welches grundlegend ist, um das volle Potenzial des Verfahrens auszuschöpfen.

Digitale Fertigungstechnologie

Das Unternehmen Laser Melting Innovations GmbH & Co. KG (LMI) greift diese Problemstellung auf und bietet KMU mit seiner Maschinentechnologie einen wirtschaftlichen Einstieg in die additive Fertigung von Metallbauteilen.

Die Idee dazu stammt aus einem Kooperationsprojekt der Fachhochschule Aachen und dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT). Der erste Prototyp einer Low-Cost-Maschine für den Metall-3D-Druck stellten die Gründer 2016 während der Formnext in Frankfurt aus. Nach dem einheitlich positiven Feedback bei der Messe entschieden sich die Ingenieure 2017 für die Ausgründung.

Der Prototyp wurde im folgenden Jahr in eine industrietaugliche Maschine überführt und ausführlich getestet, bis 2018 schließlich der Markteintritt mit der Alpha140 erfolgte. Sie ist prozesssicher und industrietauglich. Zudem ist sie auch deutlich produktiver und leistungsfähiger als der ursprüngliche Prototyp.

Statt teurer Faserlaser setzt das Unternehmen auf Diodenlaser mit deutlich höherer Langlebigkeit und kompaktes Design. Die Energie des Lasers wird über eine Lichtleitfaser in die Optik eingekoppelt, die auf einem kartesischen Achssystem direkt über der Bauplattform verfährt. Aufgrund der vergleichsweise geringen Investitionskosten können Bauteile bei gelegentlicher Maschinennutzung wirtschaftlich gefertigt werden.

Das Einsteigermodell verfügt über einen luftgekühlten, 200-Watt-Diodenlaser, der einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 915 Nanometern und einem Fokusdurchmesser von 140 Mikrometern emittiert. Damit lassen sich Pulverwerkstoffe aus Edelstahl 1.4404 und 1.2709 oder Legierungen wie Inconel 625 und 718, sowie CoCr oder AlSi10Mg verarbeiten. Um weitere Werkstoffe für den Prozess zu qualifizieren, haben Anwender außerdem die Möglichkeit die Prozessparameter frei anzupassen.

Auf der Bauplattform lassen sich Bauteile bis zu einer maximalen Höhe von 200 und einem Durchmesser von 140 Millimetern mit einer Bauteildichte von 99,9 Prozent additiv fertigen.

Um Unternehmen einen einfachen und schnellen Start zu ermöglichen, bietet LMI neben der Maschine selbst auch die notwendige und eigens entwickelte Datenaufbereitungssoftware und Peripherie für den Prozess.