Laser Powder Bed Fusion

Überblick

Unser Leistungsangebot

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT beschäftigt sich seit mehr als 25 Jahren mit der Weiterentwicklung der Prozessführung, der Anlagen- und Systemtechnik sowie Applikation für das additive Fertigungsverfahren Laser Powder Bed Fusi-on (LPBF). Unsere umfangreiche Anlagenausstattung und das gebündelte Know-how in den Bereichen der Prozess- und Systemtechnik und Anwendungsentwicklung für Metall- und Polymerwerkstoffe bilden die Basis für Ihre Applikationen und Innovationen.

 

Durch den schichtweisen Aufbau direkt aus CAD-Daten können mittels LPBF hochkomplexe Bauteile aus metallischen Werkstoffen ohne formgebende Werkzeuge gefertigt werden, deren Herstellung mit konventionellen Fertigungsverfahren wie Gießen oder Zerspanen nicht möglich ist. Dadurch bietet das LPBF eine Reihe von systematischen Vorteilen:

LPBF-Laboranlage für große Metallbauteile (Maschineneinhausung nicht dargestellt).
© Fraunhofer ILT, Aachen.
LPBF-Laboranlage für große Metallbauteile (Maschineneinhausung nicht dargestellt).
Bei MAN Diesel & Turbo SE additiv gefertigtes Turbomaschinenbauteil.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Bei MAN Diesel & Turbo SE additiv gefertigtes Turbomaschinenbauteil.
Mit dem Laser Powder Bed Fusion hergestellte Miniatur eines Oktopus mit beweglichen Komponenten.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Mit dem Laser Powder Bed Fusion hergestellte Miniatur eines Oktopus mit beweglichen Komponenten.

Vorteile der LPBF-Technologie

Complexity for free

Komplexere Bauteildesigns und monolithisch zusammengefasste Baugruppen können ohne zusätzliche Fertigungskosten mittels LPBF gefertigt werden. Beispielsweise ermöglicht das LPBF die Integration von zusätzlichen Funktionen oder internen Leichtbaustrukturen sowie die Herstellung topologieoptimierter Bauteile. Zudem erlaubt die direkte Integration von Sensoren in Funktionsbauteile die Erfassung anwendungsrelevanter Daten und ermöglicht dadurch innovative Anwendungen wie Predictive Maintenance.

Individualization for free

Mit dem LPBF-Verfahren ist die Herstellung von individualisierten Bauteilen mit unterschiedlichen Geometrien gleichzeitig innerhalb eines Prozesses möglich. 

Time to Market

Durch das LPBF besteht die Möglichkeit, Prototypen sowie Serienbauteile in kleinen bis mittleren Stückzahlen aus verschiedensten Metall- und Polymer-Werkstoffen in kürzester Zeit herzustellen. Systematischer Vorteil ist die Beschleunigung der Entwicklungszeit durch eine steigende Anzahl an durchführbaren Iterationszyklen, woraus eine verkürzte Zeit bis zur Markteinführung eines neuen Produkts resultiert.

Digital Process Chain

Zur Etablierung des Laser Powder Bed Fusion als wirtschaftliches Fertigungsverfahren und zur Nutzung der dargestellten verfahrensspezifischen Vorteile in der Produktion ist eine ganzheitliche Betrachtung der gesamten Prozesskette erforderlich:

Vom Bauteildesign über die LPBF-Prozessführung und Anlagentechnik bis hin zur Endbearbeitung. Durch die Realisierung digitaler Abbildungen von physischen Bauteilen (Digital Twin) ergibt sich die Möglichkeit, Bauteileigenschaften bereits vor der Fertigung festzulegen und diese im physischen Bauteil direkt mittels LPBF umzusetzen. Durch Nutzung aktueller technologischer Ansätze wie der künstlichen Intelligenz zur Verarbeitung von Daten entlang der Fertigungskette werden neuartige Lösungen wie die die Qualitätssicherung der gefertigten Bauteile sowie die datenbasierte Steuerung des LPBF-Prozesses ermöglicht.

LPBF am Fraunhofer ILT

Seit Mitte der 90er Jahre wird das LPBF-Verfahren in enger Kooperation mit führenden Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen unter Berücksichtigung der gesamten Prozesskette stetig weiterentwickelt. Durch unsere Kompetenz und jahrelange Erfahrung können unsere Experten Sie individuell von einer ersten Idee über Machbarkeitsstudien, Prozess- und Anlagenentwicklung bis hin zur Umsetzung der Ergebnisse in Ihre Produktion unterstützen. Dabei können Sie nicht nur auf unsere umfangreiche Anlagenausstattung, bestehend aus unterschiedlichen kommerziellen Systemen und hochflexiblen Laboranlagen, sondern auch auf unser Know-how im Bereich der Laserstrahlquellen- und Optikentwicklung zurückgreifen.

Durch unsere enge Kooperation mit weiteren Fraunhofer-Instituten, der FH Aachen, der RWTH Aachen University, dem Aachen Center for Additive Manufacturing (ACAM) sowie dem International Center for Turbomachinery Manufacturing (ICTM) profitieren Sie gleichzeitig von der gebündelten Kompetenz des Standorts Aachen im Bereich der additiven Fertigung.

Das Leistungsangebot umfasst unter anderem folgende FuE-Aufgaben entlang der gesamten horizontalen und vertikalen Prozesskette

  • Korrelation Pulvereigenschaften – LPBF Prozessführung
  • Entwicklung funktionsangepasster Bauteildesigns
  • Entwicklung von Komponenten, Belichtungskonzepten und vollständigen Systemen für das LPBF
  • Integration von Prozessen und Anlagen in industrielle Prozessketten
  • Prozessentwicklung
  • Entwicklung und Qualifizierung neuer Werkstoffe
  • Charakterisierung der Bauteil- und Materialeigenschaften
  • Machbarkeitsstudien bis hin zur Fertigung von Prototypen und Kleinstserien
  • Entwicklung von Nachbearbeitungsverfahren für additive Bauteile
  • Marktstudien und Beratung
  • Workshops und Seminare im Bereich AM

Datenschutz und Datenverarbeitung

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Video: Ein prägendes Patent - 25 Jahre metallischer 3D-Laser-Druck

Eine Drohne schwebt über dem Aachener Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT und filmt 50 Mitarbeitende aus dem Bereich »Laser Powder Bed Fusion (LPBF)«. Sie stehen zusammen und bilden die Ziffer 25. Das Jubiläum zum LPBF-Basispatent ist Anlass für einen Video-Clip: 1996 wurde das Patent zum metallischen 3D-Laser-Druck eingereicht. »Ein guter Anlass für einen Rück- und Ausblick auf unsere Technologie«, freut sich Jasmin Saewe, Leiterin des Kompetenzfelds LPBF am Fraunhofer ILT. Heute zählt sie rund 50 Mitarbeitende und Studierende.

Weitere Informationen: 

Virtueller Rundgang durch unsere LPBF-Labore: Additive Manufacturing für Ihre Innovationen

Kunden profitieren nicht nur von der langjährigen Erfahrung und dem fundierten Know-how der Expertinnen und Experten des Fraunhofer ILT auf dem Gebiet des LPBF, sondern auch von der umfangreichen Ausstattung.

LPBF ermöglicht es, komplexe Funktionsbauteile ressourceneffizient und wirtschaftlich herzustellen. Durch die hohe geometrische Flexibilität bei der Herstellung von metallischen Bauteilen bietet das Verfahren eine Reihe von Vorteilen gegenüber konventionellen Fertigungstechniken und eignet sich für Anwendungen in verschiedenen Branchen wie im Turbomaschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt, im Automotive-Bereich oder in der Medizintechnik. 

-> Gewinnen Sie neue Einblicke in unserem virtuellen Rundgang und erkunden Sie unsere LPBF-Labore!

Märkte

Lasertechnik trägt in unterschiedlichen Märkten zur Lösung anspruchsvoller Aufgabenstellungen bei. Ob als Werkzeug in der Automobilfertigung, als Messmittel im Umweltbereich, als Diagnose- oder Therapieinstrument in der Medizintechnik oder als Kommunikationsmedium in der Raumfahrttechnik, der Laser bietet vielfache Einsatzmöglichkeiten mit hoher Produktivität und hoher Effizienz.

Auf den Markt-Webseiten finden Sie weitere Informationen und eine Auswahl aus unserem Angebot.

 

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