Makino und Fraunhofer ILT bringen additive Fertigung mit EHLA3D voran
Die Zusammenarbeit zwischen Makino und dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT hat zu einem bedeutenden Fortschritt in der additiven Fertigung geführt: EHLA3D. Dieses Verfahren, das aus der Integration von Hochgeschwindigkeits-Laser-Auftragschweißtechnologie mit fortschrittlichen Fünf-Achsen-CNC-Maschinen resultiert, verändert die Herstellung, Beschichtung und Reparatur komplexer Geometrien unter Verwendung hochfester Materialien. EHLA3D verkürzt nicht nur die Produktionszeiten erheblich, sondern verlängert auch die Lebensdauer von Bauteilen in einer Vielzahl von Branchen und fördert gleichzeitig nachhaltige Praktiken im Rahmen der Kreislaufwirtschaft.
Die Lasertechnologie ist nach wie vor ein Eckpfeiler des Fertigungssektors, insbesondere in der additiven Fertigung. Das Fraunhofer ILT, ein führendes Forschungsinstitut auf dem Gebiet der Lasertechnik, hat dies erkannt und sich mit Makino, einem weltweit bekannten japanischen Werkzeugmaschinenhersteller, zusammengetan. Ziel war es, das extrem schnelle Laserstrahl-Auftragschweißen EHLA für den Einsatz auf einer fünfachsigen CNC-Plattform zu verändern. Dazu sollten neue Kinematiken entwickelt werden, die schnelle und dynamische Bewegungen des Bearbeitungskopfes ermöglichen und die flexible Bearbeitung eines breiten Spektrums von geometrischen Formen und Materialien erleichtern.
Das Projekt, das sich zunächst auf die additive Fertigung konzentrierte, wurde bald auf Reparaturanwendungen ausgeweitet. ,,Reparaturen sind extrem spannend“, sagt Min-Uh Ko, Gruppenleiter für Additive Manufacturing und Repair LMD am Fraunhofer ILT. ,,Viele teure Bauteile müssen schon bei kleinen Defekten ausgetauscht werden. Ein flexibles System wie das von Makino, mit seinem Dreh- und Kipptisch, bietet hervorragende Reparaturmöglichkeiten. So lassen sich die Kosten für die Neuproduktion senken, Transport- und Lieferverzögerungen vermeiden und Stillstandszeiten minimieren. Außerdem ist die Reparatur ein grundlegender Aspekt der künftigen Kreislaufwirtschaft.“
Die Rolle von Makino bei diesem Projekt ging über die CNC-Hardware hinaus und umfasste auch eine komplette Neugestaltung der Prozesssteuerung. Die Herausforderung bestand darin, die Maschine für höhere Beschleunigungen anzupassen und die Prozesssteuerung und Maschinenkinematik zu verbessern, um eine präzise Interaktion zwischen dem Material und dem Laserstrahl zu gewährleisten.
Verbesserte Vorschubgeschwindigkeit und hohe Ausgabequalität
Das Ergebnis, das von Makinos Tochtergesellschaft in Singapur entwickelt wurde, ist eine Werkzeugmaschine, die eine effektive Vorschubgeschwindigkeit von bis zu 30 Metern pro Minute erreicht – eine erhebliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Systemen. Diese höhere Geschwindigkeit ist für die Bearbeitung großer, komplexer Komponenten von großem Vorteil, da sie die Produktionszeiten drastisch verkürzt und gleichzeitig eine hohe Produktqualität gewährleistet, was insbesondere für den Werkzeugbau und die Luft- und Raumfahrt entscheidend ist.
,,Unser Einstieg in die additive Fertigung, insbesondere die Hochgeschwindigkeits-LMD, ist eine strategische Erweiterung unseres Portfolios“, erklärt Dr. Johannes Finger, Projektleiter bei Makino. ,,Die neue Fünf-Achsen-CNC-Maschine ermöglicht es uns, komplexe geometrische Formen schnell und präzise mit schwer schweißbaren Materialien wie hochfesten Stählen oder Hartmetall herzustellen. Diese Fähigkeit ist einzigartig.“
Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts war die Reparatur und Wartung hochwertiger Werkzeuge und Maschinenteile. Die angepasste EHLA3D-Technologie ermöglicht effiziente Reparaturen und verschleißfeste Beschichtungen, die die Lebensdauer von Bauteilen im Bergbau und in der Schwerindustrie verlängern. Die rasche Umsetzung dieser Ergebnisse in der Bearbeitungsmaschine AML 500 durch Makino zeigt die praktische Anwendbarkeit der Technologie und die erheblichen Kosten-, Effizienz- und Leistungsvorteile.
Die neueste Innovation von Makino, die Bearbeitungsmaschine AML 500, basiert auf den Ergebnissen des Gemeinschaftsprojekts und verfügt über eine effektive Vorschubgeschwindigkeit von 30 Metern pro Minute.
Künftige Entwicklungen werden neue Anwendungen für EHLA3D erforschen, insbesondere Multimaterialsysteme und Feinstrukturdruck. Die Flexibilität des Verfahrens bei der Materialverarbeitung eröffnet Möglichkeiten, die mit herkömmlichen LMD-Verfahren bisher unerreichbar waren, und verspricht breitere industrielle Anwendungen. Um mehr über diese Errungenschaft zu erfahren, klicken Sie HIER.
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*Bildnachweise: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
