Das von Ponticon entwickelte DMD-Verfahren macht es möglich, metallische Werkstoffe in einer Vielzahl von Kombinationen auf metallische oder keramische Bauteile aufzutragen. Im Gegensatz zum traditionellen Laserauftragschweißen wird dafür das metallische Pulver in einem Laserstrahl bereits geschmolzen, bevor es Schicht für Schicht auf die Oberfläche des Substrates trifft.

In Frankfurt zeigt Ponticon das PE3D-System in einer fünfachsigen Ausführung, deren Parallelkinematik zur Bearbeitung komplexer Werkstücken mit einer zusätzlichen Drehschwenkeinheit ausgestattet ist. Die Maschine bearbeitet in der Standardkonfiguration Bauteile bis zu einem Gewicht von 500 kg.

Eigens ausgelegte Düse

Bei dem DMD-Prozess wird das metallische Pulver dem Laserstrahl durch eine speziell ausgelegte Düse zugeführt. Hierbei kann sich in jedem der bis zu acht Pulverförderer ein anderes metallisches Element oder eine vorgemischte Legierung befinden. Das Verfahren eignet sich damit besonders gut für die systematische Erprobung der Eigenschaften anwendungsspezifischer AM-Legierungen. So erfreuen sich etwa Hochentropielegierungen in der Werkstofftechnik großer Beliebtheit.

Um hohe Geschwindigkeiten zwischen Bearbeitungskopf und Werkstück zu erreichen, werden Laseroptik und Werkstückträger mit einer hochdynamischen Tripodkinematik relativ zueinander bewegt. Die speziell für den Prozess entwickelte Stabkinematik gestattet es, hohe Beschleunigungen und Prozessgeschwindigkeiten zu erzielen und das Material mit hoher Präzision aufzutragen. Über Variablen wie Laserleistung, Strahldurchmesser, Pulvermassenstrom oder Geschwindigkeit des Werkstückträgers lässt sich der Prozess präzise regeln.

Bauteile in kurzer Zeit fertigen

In der additiven Fertigung ermöglicht DMD die Verarbeitung vielfältiger Materialien mit einer großen Auftragrate. Das Ergebnis sind performante Bauteile, die präzise in kurzer Zeit gefertigt werden. Das Verfahren eignet sich auch dazu, unterschiedliche Legierungen und Elemente stoffschlüssig auf metallische Bauteile aufzutragen. Die so entstehenden Beschichtungen sind fest mit dem Trägermaterial verbunden und erfüllen hohe Anforderungen an Verschleißfestigkeit sowie Korrosions- und Temperaturbeständigkeit.

Beim Reparieren von Bauteilen, an denen zum Beispiel Metall ausgebrochen oder flächig verschlissen ist, erfassen Sensoren zuerst die Ist-Geometrie. Mit diesen Daten plant die CAM-Software die Bahn für den Reparaturprozess, bei dem Düse und Werkstück präzise zueinander ausgerichtet werden. Anschließend wird das an die Eigenschaften des Werkstücks angepasste Material aufgetragen. Dabei ist der Wärmeeintrag gering, die Materialeigenschaften des Bauteils bleiben unverändert.

Feuerprobe bestanden

Die auf der Formnext vorgestellte Anlage wird Ponticon an das Wbk Institut für Produktionstechnik am Karlsruher Institut für Technologie liefern. Schwerpunkt ist dort das Remanufacturing: das Aufarbeiten hochbeanspruchter, hochwertiger Komponenten, zum Beispiel aus dem Turbomaschinenbau oder den erneuerbaren Energien. Die vollständig automatisierte Fertigungszelle besteht aus einem fünfachsigen PE3D-System mit Sensorik, einem Dreh-Fräs-Zentrum und einem Handlingroboter.

Dr.-Ing. Tobias Stittgen, Geschäftsführer von Ponticon, sieht das System bereit für den Einsatz in der industriellen Serienfertigung: „Unsere PE3D-Maschinen haben ihre Feuerprobe an mehreren renommierten Forschungseinrichtungen in vielfältigen industrienahen Projekten bestanden. Erste Maschinen für Anwendungen in der Industrie werden 2023 in Betrieb gehen.“

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