Laser Powder Bed Fusion mit Metallen (PBF-LB/M), auch als selektives Laserschmelzen bekannt, ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem Metallpulver schichtweise mittels Laserstrahl aufgeschmolzen und zu komplexen Bauteilen verbunden wird. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung hochpräziser Metallteile mit komplexen Geometrien, die mit traditionellen Fertigungsmethoden schwer realisierbar sind.
Inhalt:
Funktionsweise
Beim PBF-LB/M wird eine dünne Schicht Metallpulver auf eine Bauplattform aufgetragen. Ein Laserstrahl schmilzt das Pulver entsprechend den CAD-Daten selektiv auf. Nach dem Erstarren wird die Plattform abgesenkt, eine neue Pulverschicht aufgetragen und der Prozess wiederholt, bis das Bauteil vollständig aufgebaut ist. Dieses schichtweise Vorgehen ermöglicht die Fertigung von Bauteilen mit hoher geometrischer Komplexität und Präzision.
Materialien und Eigenschaften
PBF-LB/M eignet sich für eine Vielzahl von Metalllegierungen, darunter Stahl-, Nickelbasis-, Kobaltchrom-, Titan- und Aluminiumlegierungen. Die gefertigten Bauteile zeichnen sich durch hohe Dichte und mechanische Festigkeit aus, die mit konventionell gefertigten Teilen vergleichbar oder diesen überlegen sind. Zudem ermöglicht das Verfahren die Integration von Funktionen und die Herstellung von Strukturen, die mit traditionellen Fertigungsmethoden schwer realisierbar wären.
Vorteile
- Designfreiheit: Ermöglicht die Herstellung komplexer Geometrien ohne zusätzliche Werkzeuge.
- Materialeffizienz: Material wird nur dort eingesetzt, wo es benötigt wird, was Abfall reduziert.
- Schnelle Prototypenerstellung: Direkte Umsetzung von CAD-Daten in physische Modelle beschleunigt Entwicklungszyklen.
Anwendungsgebiete
PBF-LB/M findet Anwendung in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Automobilindustrie und im Werkzeugbau. Beispielsweise werden Implantate, Turbinenschaufeln und komplexe Werkzeugkomponenten mittels PBF-LB/M gefertigt.
Abgrenzung zu anderen additiven Fertigungsverfahren
Im Vergleich zu anderen additiven Verfahren wie dem Elektronenstrahlschmelzen (EBM) oder dem Binder Jetting zeichnet sich PBF-LB/M durch die Verwendung eines Laserstrahls zum selektiven Aufschmelzen von Metallpulver aus. Während EBM einen Elektronenstrahl in Vakuumumgebung nutzt und Binder Jetting Bindemittel zum Verkleben von Pulverpartikeln einsetzt, ermöglicht PBF-LB/M die Herstellung von Bauteilen mit hoher Dichte und mechanischer Festigkeit, die oft den Eigenschaften konventionell gefertigter Teile entsprechen oder überlegen sind.