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Großes Bauvolumen mit System

: SLM Solutions


Seit der Markteinführung der SLM®800 hat SLM Solutions seine metallbasierten Additive Manufacturing-Lösungen, die Feinabstimmungen von Steuerung und Hardware sowie die Integration der Multi-Maschinen-Setup-Funktionen weiterentwickelt und verbessert. Letzteres stellt einen der wichtigsten technologischen Meilensteine des Unternehmens dar und ebnet den Weg für die autonome, kontinuierliche und skalierbare Produktion von großen Metallbauteilen.

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Die Multi-Maschinen-Konfiguration kann aus bis zu fünf baugleichen Maschinen (hier vier SLM®800), der automatischen Auspackstation SLM®HUB, dem Bauzylindermagazin (BCM) und der zentralen Pulverstation (CPS) mit einem tragbaren Behälter bestehen.

Die Multi-Maschinen-Konfiguration kann aus bis zu fünf baugleichen Maschinen...

SLM Solutions stellte auf der Formnext 2017 erstmalig den Prototypen der SLM 800 vor und markierte somit den Durchbruch in der Fertigung von großen Bauteilen mit dem selektiven Laserschmelzen. Heute ist diese Maschine, mit einem Bauraum von 500 x 280 x 850 mm, eine der führenden Lösungen im metallischen 3D-Druck von besonders großvolumigen Bauteilen und ermöglicht verschiedenen Industrien die Produktion von komplexen und präzisen Metallbauteilen.

Vertikale Bauweise

Im Gegensatz zu anderen additiven Fertigungssystemen mit großem Bauraum fällt die SLM 800 durch einen besonders hohen Bauraum von 850 mm auf. Diese Bauweise ermöglicht eine schnellere Produktion von großen Bauteilen bei einem geringeren Fehlerrisiko.

Im Vergleich zu einem horizontalen Aufbau entsteht eine geringere Belastung, wodurch sich die Spannung im Inneren des Bauteils reduziert, was zu weniger Ausfällen in der Produktion führt. Die geringere Belichtungszeit verbessert außerdem die Qualität des Bauteils und die der Oberfläche. Durch das Beibehalten des Bauraums und des grundlegenden Prozesslayouts der SLM®500 Maschine können die geprüften Parameter und Anwendungsrichtlinien übertragen werden, was Zeit und Risiken während der Bauteileentwicklung reduziert. Aus praktischer Perspektive reduziert die vertikale Bauhöhe der SLM 800 zudem den Bedarf an Stützstrukturen, was wiederum zu einer Reduzierung der Nachbereitungszeit führt.

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Ein Vergleich von Bauraumgrößen der SLM® Maschinen.

Ein Vergleich von Bauraumgrößen der SLM® Maschinen.

Integration einer Multi-Maschinen Lösung

Dank der neuen Multimaschinen-Konfiguration ist die SLM 800 ideal für die industrielle Serienproduktion von Metallbauteilen ausgestattet. Die Multi-Maschinen-Konfiguration besteht aus einer Reihe von Komponenten, darunter bis zu fünf baugleichen Maschinen, die automatische Auspackstation SLM®HUB, das Bauzylindermagazin (BCM) und die Zentrale Pulverstation (CPS) mit einem tragbaren Behälter.

Das Multimaschinen-Setup profitiert von einem hohen Grad an Automatisierung: Das SLM HUB bietet eine hochentwickelte Lösung zur Bauteil- und Pulverentfernung. Die Bauzylinder sind so gestaltet, dass sie von der SLM 800 entnommen und über eine Linearachse zu dem SLM HUB transportiert werden können. In der Pulverentfernungseinheit des SLM HUB wird der Bauzylinder zunächst angehoben. Durch vollautomatische Rotationen und Vibrationen der bebauten Substratplatte wird das Pulver vollständig entfernt. Ein von oben nach unten strömendes Gas verhindert, dass sich Rauchgase bilden. Weiterhin wird überschüssiges Pulver zurück zur Haupt-Pulverversorgung gefördert.

Die CPS benötigt nur zwei 220 Liter Behälter, um das gesamte SLM 800 System mit ausreichend Pulver zu versorgen. Im BCM finden bis zu sechs Bauzylinder Platz, was dazu beiträgt, die Ausfallzeiten signifikant zu verringern. Dies ist dank einer Vorheizstation und einer kontrollierten Kühlungsphase nach der Bauteilfertigung möglich.

Das
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Selective Lasermelting Prozess in der Baukammer.

Selective Lasermelting Prozess in der Baukammer.

Multimaschinen-Setup der SLM 800 ist modular aufgebaut, was bedeutet, dass man aus einer Reihe von verschiedenen Konfigurationen wählen kann. Somit sind Anwender, die die SLM 800 mit manueller Auspackstation nutzen, ganz einfach in der Lage, das automatische SLM HUB nachzurüsten. Sobald zwei oder mehrere Maschinen verbunden werden, können Nutzer zusätzlich das BCM installieren.

Sauber bleiben

Interessant ist die Tatsache, dass viele der Hardware-Eigenschaften der SLM 800, wie etwa der Gasstrom, die Mehrfachbeschichtung und das Multilasersystem, vom Flagship des Unternehmens, der SLM 500, übernommen wurden. Die Technologien wurden für die SLM 500 umfangreich getestet und geprüft. Zusätzlich hat SLM Solutions kontinuierlich an der Vereinfachung des Fertigungsprozesses sowie an dessen Ausfallsicherheit gearbeitet. Hersteller können sich somit darauf verlassen, dass die Funktionsweise der SLM 800 bereits intensiv getestet wurde.

Das Gasstrommanagement von SLM Solutions sorgt dafür, dass die Baukammer während des ganzen Prozesses sauber bleibt. Eine patentierte Sinterwandtechnologie, die einen gleichmäßigen Gasstrom durch die Kammer drückt, wird eingesetzt, um zum Beispiel Rußablagerungen zu verhindern. Dabei wird der Laserstrahl nicht unterbrochen. Das ist für Baukammern jeglicher Größe wichtig.

Das Permanent-Filtermodul scheidet Pulver und Rußpartikel aus dem Gasstrom mittels eines gesinterten
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Propellerbauteil aufgebaut aus Titan in der SLM®800.

Propellerbauteil aufgebaut aus Titan in der SLM®800.

Filters ab. Das saubere Schutzgas wird dann in die Prozesskammer zurückgeleitet. Das gesammelte Material wird in einem Abfallbehälter gesammelt und mit diesem entsorgt. Dadurch entfällt der Wechsel von Filterpatronen und die Arbeitssicherheit wird erhöht.

Beschichterbürste

Das Beschichtungssystem der SLM 800 sorgt dafür, dass das Pulver gleichmäßig aufgetragen wird. Die Beschichterbürste ist auf Langlebigkeit ausgelegt und ermöglicht sogar Fehlerkorrekturen während des Baujobs vorzunehmen. Tests haben gezeigt, dass die Bürste nach 100.000 Schichten immer noch stabil bleibt. Weiterhin bietet das System einen Notfallplan: Wenn die Bürste in Kontakt mit einem Bauteil kommt, das bis zu drei Millimetern aus dem Pulverbett hervorschaut, biegen sich die Borsten, ohne das Bauteil zu beschädigen.

SLM 800 Einsatzgebiete

Es versteht sich von selbst, dass das großformatige Metall-AM-System von SLM Solutions ein breites Anwendungsspektrum hat und in verschiedenen Branchen eingesetzt wird, darunter Luft- und Raumfahrt, Automobil, Werkzeugbau, Energie und Schifffahrtsindustrie. Der Automobilspezialist Bugatti beispielsweise nutzte die SLM 800, um einen Ventildeckel für den Bugatti-Chiron zu fertigen. Die aus acht Teilen bestehende Platte mit einer Höhe von jeweils 735 mm aus AlSi10Mg wurde in etwas mehr als vier Tagen gebaut.

Weitere Bauteile, die mit der SLM 800 von Endverbrauchern produziert wurden, umfassen einen Titanpropeller für die Schifffahrtindustrie, eine Titanturbine für den Energiesektor,
einen Motorblock aus Aluminium für die Automobilindustrie und eine Reihe von Werkzeugbauteilen aus Nickellegierungen. Bernd Müller, Entwicklungsingenieur von SLM Solutions sagt: „Mit der SLM 800 haben wir eine tolle Lösung gefunden, große metallische Bauteile in höchster Qualität zu drucken. Komponenten, wie die metallische Beschichterbürste und die vollautomatische Auspackstation, zeigen die Innovationsstärke von SLM Solutions. Wir reagieren auf die Bedürfnisse des Marktes und ebnen den Weg in eine automatisierte Serienproduktion. Die Robustheit und die Produktivität unserer Maschinen, besonders unsere großformatigen Angebote, als nächste Generation des selektiven Laserschmelzens, stehen im Mittelpunkt unserer Entwicklungsaktivitäten.“

formnext Halle 12.0, E03

Die Multi-Maschinen-Konfiguration kann aus bis zu fünf baugleichen Maschinen (hier vier SLM®800), der automatischen Auspackstation SLM®HUB, dem Bauzylindermagazin (BCM) und der zentralen Pulverstation (CPS) mit einem tragbaren Behälter bestehen.
Ein Vergleich von Bauraumgrößen der SLM® Maschinen.
Selective Lasermelting Prozess in der Baukammer.
Propellerbauteil aufgebaut aus Titan in der SLM®800.


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Im Gespräch

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Trumpf zählt zu den Maschinenpionieren im Bereich der Metall-Additiven Fertigung. Nach einem starken Einstieg im Jahr 2003 hat sich das Unternehmen aus dem Bereich zurückgezogen, um etwa zehn Jahre später ein umso fulminanteres Comeback zu feiern. Nach wie vor zählt der Maschinenbauer aus Ditzingen (D) zu den technologischen Vorreitern. Dr. Thomas Fehn, General Manager Trumpf Additive Manufacturing, schildert, wie Trumpf den Markt um die Additive Fertigung einschätzt. Das Interview führte: Georg Schöpf, x-technik
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