Fraunhofer ILT. lanceerde een nieuw LPBF (Laser Powder Bed Fusion) voorverwarmend concept met behulp van VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), additieve productiematerialen en verbeterde software voor nauwkeurige kosten- en bouwtijdberekeningen voor LPBF-processen.
Het Fraunhofer Instituut in Duitsland heeft een wereldwijde reputatie, met de nadruk op optica en laserproductietechnologie. Van de ontwikkeling van nieuwe laserstraalbronnen en componenten tot industriële laserverwerking, het instituut heeft onlangs innovatieve oplossingen voorgesteld.
Tot 2,5 kW, werkvlak voorverwarmen, onafhankelijk van totale hoogte
Directe proceslaagvoorverwarming wordt ontwikkeld, wat een perfecte vervanging is voor het huidige voorverwarmingsconcept. Het nieuwe concept wordt ontwikkeld als onderdeel van de digitale fotonicaproductie DPP in het onderzoekspark. Het belangrijkste aspect van deze directe proceslaagvoorverwarmingstechnologie is de integratie van een verticale oppervlakteuitstralende laser (VCSEL) in de PBF-laboratoriumomgeving. Het nieuwe verwarmingsproces maakt gebruik van een set van zes verticale spouwoppervlakte die laserstaven (VCSEL) uitzenden, elk 400W, geïnstalleerd in de verwerkingsruimte. Door 808nm infraroodstraling uit te zenden, kan de array het apparaat tijdens het bouwproces verwarmen tot honderden graden Celsius van bovenaf. De staven kunnen individueel worden bediend, waardoor de volgorde van verschillende modi mogelijk is, en met behulp van infraroodcamera's om het verwarmingsproces te volgen.
Om de VCSEL verwarmingstechniek te testen, vervaardigde de projectingenieur een onderdeel. Volgens rapporten werd de vervorming van het onderdeel aanzienlijk verminderd en werd het onderdeel verwarmd tot 500 °C. Het gebruik van VCSEL-verwarming verminderde de thermische gradiënt en breidde de interne belasting uit om het mogelijk te maken hogere componenten te produceren, terwijl het risico op vervorming of scheuren werd geminimaliseerd.
De nieuwe methode biedt ook mogelijkheden voor de vervaardiging van speciale moeilijk te verwerken materialen. Projectingenieurs verwachten in de nabije toekomst titanium aluminiumverbindingen te gaan gebruiken om te testen. Voor dit materiaal wordt de VCSEL-methode gebruikt om het onderdeel te verwarmen tot ongeveer 900 °C. Titanium aluminides worden vaak gebruikt in turbomachinery componenten, zoals het hete gas deel van turbocompressoren. Naast turbomachinery heeft het proces ook nieuwe potentiële toepassingen geopend op andere industriële gebieden, waar de thermisch geïnduceerde stress in het AM-proces moet worden verminderd.