Direct Metal Deposition (DMD) ist eine additive Fertigungstechnologie, bei der Metallpulver mittels eines Lasers geschmolzen wird. Das Verfahren eignet sich für die Reparatur beschädigter Teile und die Fertigung neuer Objekte aus verschiedenen Metallmaterialien. Anwendung findet DMD insbesondere in der Luft- und Raumfahrt, im Maschinen- und Werkzeugbau, der Automobilindustrie und der Medizintechnik.
Einführung in Direct Metal Deposition
Unter der Bezeichnung Direct Metal Deposition, versteht man eine additive Fertigungstechnologie, die auch als Laserauftragsschweißen bezeichnet wird, und patentrechtlich geschützt ist. Entwickelt wurde sie von der University of Michigan. Bei diesem Verfahren wird Metallpulver mit Hilfe eines Lasers geschmolzen. Allerdings verwendet man hier kein Pulverbett, sondern eine Zuführdüse. Durch diese Düse wird das Pulver in den Laserstrahl geführt. Das DMD-Verfahren ähnelt dabei dem FDM-/FFF-Verfahren, da auch die Düse bewegbar ist. So kann das abgelegte Metallpulver gescannt und mit dem Laser geschmolzen werden.
Funktionsweise des DMD-Verfahrens
Wie bei den meisten 3D-Druck-Technologien, die mit Metall arbeiten, setzt man auch beim Direct Metal Deposition-Verfahren auf der Umwandlung von Metallpulvern in ein stabiles Metallobjekt. Die Pulverzuführdüse sprüht das Metallpulver in den Laserstrahl, der dann dafür sorgt, dass das Metall schmilzt. Der verbaute Druckkopf besteht aus der Lasereinheit und der Zuführdüse. Da der 3D-Druck auch hier Schicht für Schicht erfolgt, wird mit dem Druckkopf das Substrat gescannt und dann schichtweise aufgetragen. Dabei sind eine Ablegebreite zwischen 0,6 bis 2,4 mm und eine Schichtdicke zwischen 0,2 und 0,8 mm möglich.
Materialien für das DMD-Verfahren
Bei der Direct Metal Deposition können zahlreiche Metallmaterialien zum Einsatz kommen. Dazu gehören beispielsweise Stahl, Aluminium, Nickellegierungen, Kobalt, Kupfer und Titan.
Prozessablauf der Herstellung von Metallteilen
Bei der Herstellung von Metallteilen wird das CAD-Modell des Teils in mehrere Schichten zerlegt, für jede Schicht ein Werkzeugweg errechnet, bevor dann das Teil schichtweise aufgebaut wird. Dazu wird der Werkzeugweg mit einem Hochleistungslaser verfolgt, welcher das Metallpulver aufschmilzt und dann Pixel für Pixel an den vorgesehenen Stellen aufträgt. Dabei wird eine sehr hohe Geschwindigkeit erreicht. Mit der Closed-Loop-Regelung ist eine fast endkonturnahe Produktion der Teile in hervorragender Qualität möglich.
Vergleich mit anderen 3D-Druckverfahren
Wie bereits erwähnt, arbeitet die laserbasierte DMD als einzige ohne Pulverbett. Bei dem SLM- und dem DMLS-Verfahren ist es möglich, das nicht fusionierte Metallpulver wiederzuverwenden. Beim DMD-Verfahren können allerdings Träger notwendig sein. Das Metallpulver selbst wird aber fast vollständig verfestigt. So muss kein Pulver der Wiederverwendung zugeführt werden. Gleichzeitig kann auch freigeformtes Substrat verarbeitet werden, eine Bauplattform ist dafür nicht unbedingt erforderlich.
Anwendungsgebiete der Direct Metal Deposition
Schon früher nutzte man die Direct Metal Deposition häufig dazu, beschädigte Teile zu reparieren. Als es darum ging, die 3D-Druck-Technologien zu erweitern, besann man sich auf das Verfahren und nutzte es nun für die Fertigung völlig neuer Objekte.
Die Direct Metal Deposition wird in der Luft- und Raumfahrttechnik unter anderem dazu verwendet, teure Teile zu reparieren, anstatt sie auszutauschen. So erspart man sich die Kosten für den Aus- und Einbau und für das Ersatzteil. Denkbar ist auch der Einsatz im Maschinen- und Werkzeugbau, in der Automobilindustrie, in der Medizintechnik und weiteren Branchen.
Bekannte Hersteller von DMD-Systemen
Zu den bekanntesten Herstellern, die auf diese Technik setzen, gehören Optomec, das dafür sein entwickeltes LENS-System patentieren ließ, und die Unternehmen Trumpf und BeAM. Weitere werden sicher hinzukommen.
Weitere Informationen und Quellen
Mit diesem Wissen über Direct Metal Deposition sind Sie gut informiert über dieses 3D-Druckverfahren und seine Anwendungsmöglichkeiten. Die Technologie bietet zahlreiche Vorteile, insbesondere in der Reparatur von beschädigten Teilen und der Fertigung neuer Objekte aus verschiedenen Metallmaterialien. Durch den Einsatz von DMD können Unternehmen Kosten sparen und die Lebensdauer von Bauteilen verlängern.