Beam Shaping: Enhancing Cost-to-Value in L-PBF.
In verschiedenen Forschungsprojekten wurde die Verbesserung der Prozesseffizienz durch den Einsatz der Laserstrahlformung nachgewiesen. Am Fraunhofer IAPT können wir auf umfangreiche Erfahrungen mit verschiedenen Systemen zurückgreifen. Durch den Einsatz von teildynamischen Strahlanpassungen können wir die Schmelzbadstabilität erhöhen, was die Produktivität deutlich steigert und unerwünschte Nebenprodukte wie Spritzer und Rauch reduziert.
Vorteile der Laserstrahlformung
Das Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) ist das bevorzugte Verfahren der Industrie für die Herstellung geometrisch komplexer Metallkomponenten in großen Mengen. Die Industrie ist jedoch auf der Suche nach Verbesserungen in Bezug auf Produktivität und Prozessstabilität bei gleichzeitiger Senkung der mit dieser Technologie verbundenen hohen Kosten. Die Laserstrahlformung ist eine effektive Lösung für diese Herausforderungen.
Durch einen homogeneren Energieeintrag in das Schmelzbad ist es möglich, Verdampfungseffekte zu vermeiden und nahezu die gesamte Laserenergie innerhalb der Prozesszone zum Materialauftrag zu nutzen. Abbildung 1 zeigt drei häufig verwendete Strahlformen. Sie vergleicht qualitativ die unterschiedlichen Intensitäts- und Temperaturprofile sowie die Schmelzbereiche im Querschnitt.
Ein gaußförmiges Laserstrahlprofil bringt im Zentrum zu viel Energie in das Schmelzbad ein, während es im Randbereich kaum zum Aufschmelzen ausreicht. Ein ringförmiges Strahlprofil sorgt dagegen für eine gleichmäßige Temperaturverteilung. Es verhindert Verdampfungseffekte und erhöht die Produktivität und Prozessstabilität.
