Das Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) entwickelt zusammen mit GE Global Research einen Mehrstrahl-Metall-3D-Drucker zur Weiterentwicklung des Mehrstrahlverfahrens. Das vom Air Force Research Laboratory geförderte Projekt soll die Wechselwirkungen zwischen Laser und Material verstehen und deren Erkenntnisse zur weiteren Optimierung des Metall-3D-Druckverfahrens führen.

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Wissenschaftler und Ingenieure des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) arbeiten zusammen mit GE Global Research des US-Konzern General Electric an der Entwicklung eines forschungsorientierten, offen strukturierten Mehrstrahl-Metall-3D-Druckers. Im Rahmen eines vom Air Force Research Laboratory geförderten Projekts entwickeln sie auch fortschrittliche Diagnoseverfahren, um die Mechanik hinter dem Mehrstrahlverfahren zu verstehen, schreibt das LLNL auf seiner Website.

Mehrstrahl-Metall-3D-Drucker
Imagebild des Mehrstrahl-Metall-3D-Druckers am LLNL (Bild © Lawrence Livermore National Laboratory LNLL)

Das 18-monatige Projekt begann Anfang 2018. Ein Team unter der Leitung des LLNL-Materialwissenschaftlers Aiden Martin entwickelte die Multibeam-Forschungsmaschine, indem er den Abtastkopf eines bestehenden einstrahligen Fraunhofer-Aconity3D-Systems durch eine speziell angefertigte zweistrahlige Einheit ersetzte. Mit dieser verbesserten Druckerplattform untersucht Martins Team, wie mehrere Laser beim Bau eines Bauteils zusammenarbeiten und was während des Betriebs passieren kann, um Fehler zu verursachen.

Martins Team hat erfolgreich 3D-Objekte mit dem System gebaut und mit der Charakterisierung der Teile begonnen. Sein Team wird an diagnostischen Techniken wie der optischen Hochgeschwindigkeits-Bildgebung und dem Strahlprofiling arbeiten, um neue Mehrstrahltechniken und die Ursachen von Defekten zu untersuchen. Als Teil eines größeren Gesamtprojekts, das von America Makes finanziert wird, würde das Projekt auch eine Aktualisierung der Software erfordern, um die Multibeam-Technologie zu integrieren.

GE wandte sich an LLNL, um die Experimente durchzuführen, die auf früheren Forschungen des LLNL-Physikers Ibo Matthews und seiner Gruppe basieren, um die Physik hinter dem Laser-3D-Druckverfahren zu verstehen. Theoretisch, so Matthews, sollten Mehrstrahl-3D-Drucker die Zeit zum Bau eines Objekts proportional zur Anzahl der Laser reduzieren – d.h. zwei Laser könnten die Bauzeit halbieren. Bislang seien diese idealisierte Skalierung und die optimalen Scan-Algorithmen jedoch nicht realisiert worden, so Matthews. Über die weiteren Forschungsentwicklungen in diesem Bereich berichten wir zukünftig im 3D-grenzenlos Magazin (Newsletter abonnieren).

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