3D-Druck mit Metall und Laser – Additive Manufacturing für industrielle Anwendungen
Was ist 3D-Druck mit Metall und Laser?
Der 3D-Druck mit Metall und Laser gehört zu den wichtigsten Technologien im Additive Manufacturing. Das Verfahren eröffnet neue Möglichkeiten für die industrielle Fertigung komplexer Bauteile. Besonders bei großen Strukturen, Reparaturen oder Hybridfertigung bietet der additive Aufbau entscheidende Vorteile gegenüber klassischen Herstellungsverfahren.
Eine zentrale Technologie in diesem Bereich ist das Laserauftragschweißen, das international auch als Laser Cladding, Directed Energy Deposition (DED) oder Laser Metal Deposition (LMD) bezeichnet wird. Beim Prozess wird metallisches Zusatzmaterial – entweder als Draht oder Pulver – in ein durch den Laser erzeugtes Schmelzbad eingebracht und bildet nach dem Erstarren eine neue Materialschicht.
Im Bereich der Directed Energy Deposition wird zusätzlich unterschieden, in welcher Form das Material zugeführt wird. Man spricht dabei von:
- DED-Wire (DED-W) – drahtbasiertes Additive Manufacturing
- DED-Powder (DED-P) – pulverbasiertes Additive Manufacturing
Im Gegensatz zu pulverbettbasierten additiven Verfahren eignet sich der metallische 3D-Druck mit Laser besonders für große Bauteile, hohe Aufbauraten und Hybridprozesse aus additiver Fertigung und mechanischer Bearbeitung.
Wie funktioniert metallischer 3D-Druck mit Laser?
Beim additiven Fertigen mit Laser wird Zusatzmaterial – meist Draht oder Pulver – kontinuierlich in ein Laser-Schmelzbad eingebracht. Der fokussierte Laserstrahl schmilzt das Material lokal auf, wodurch sich das Zusatzmaterial metallurgisch mit dem Grundwerkstoff verbindet.
Durch das wiederholte Auftragen des Materials entsteht Schritt für Schritt eine dreidimensionale Struktur.
Das Verfahren ermöglicht eine hohe Flexibilität bei der Herstellung von Metallbauteilen und wird unter anderem eingesetzt für:
- Prototypenfertigung
- Reparatur und Re-Manufacturing
- Herstellung komplexer Metallstrukturen
- Hybridfertigung mit CNC-Bearbeitung (Hybrid Manufacturing)
Weitere Informationen zum zugrunde liegenden Prozess finden Sie auf unserer Seite zum Laserauftragschweißen.
Video: Entdecken Sie den 3D-Druck mit Metall und Laser
Warum eignet sich drahtbasiertes Laserauftragschweißen besonders für den 3D-Druck?
Beim drahtbasierten additiven Fertigen wird Metall-Draht kontinuierlich in das Laser-Schmelzbad eingebracht. Dieses Verfahren zeichnet sich durch eine besonders hohe Materialeffizienz aus, da der Draht vollständig in den Prozess eingebracht wird.
Additive Prozesse mit Draht ermöglichen eine nahezu 100 %ige Materialausnutzung. Zu den wichtigsten Vorteilen zählen:
- hohe Aufbauraten
- hohe Materialeffizienz
- einfache Materialhandhabung
- geringe Materialverluste
- stabile Schichtbildung
Dadurch eignet sich das drahtbasierte Laserauftragschweißen besonders für die Herstellung größerer metallischer Strukturen oder für Anwendungen mit hohem Materialauftrag.
Wie sorgt eine koaxiale Drahtzufuhr für stabile additive Fertigungsprozesse?
Für stabile additive Fertigungsprozesse ist eine präzise und reproduzierbare Materialzufuhr entscheidend.
Mit dem CoaxPrinter bietet Precitec einen Bearbeitungskopf für das drahtbasierte Laserauftragschweißen, bei dem der Draht koaxial zum Laserstrahl zugeführt wird. Dadurch kann der Draht unabhängig von der Bewegungsrichtung des Prozesses gleichmäßig in das Schmelzbad eingebracht werden.
Die koaxiale Drahtzufuhr ermöglicht eine stabile Schichtbildung und eine gleichmäßige Materialauftragung, auch bei komplexen Bewegungsbahnen. Dadurch können hochwertige Bauteilstrukturen und nahezu porenfreie Schichten mit hoher Prozessstabilität erzeugt werden.
In welchen Industrien wird der 3D-Druck mit Laser eingesetzt?
Additive Fertigung mit Laser wird heute in zahlreichen Industrien eingesetzt. Besonders dort, wo komplexe Metallbauteile benötigt werden oder bestehende Bauteile funktional erweitert werden sollen, bietet die Technologie große Vorteile.
Typische Einsatzbereiche sind:
- Luft- und Raumfahrt
- Energie- und Turbinentechnik
- Automobilindustrie
- Maschinenbau
Eine wichtige Anwendung ist außerdem die Funktionserweiterung bestehender Bauteile, bei der zusätzliche Strukturen gezielt auf einen Grundkörper aufgebaut werden.
Die additive Fertigung mit Laser ermöglicht damit neue konstruktive Freiheiten, reduziert Materialverbrauch und eröffnet neue Möglichkeiten für Hybridfertigung und Reparaturprozesse.
