Mit Strahlformung in die nächste Ära der additiven Fertigung

APRIL 15, 2025 | Lesezeit: 5 min

Die Metall-Additive-Fertigung (AM) nähert sich einer neuen Phase - einer Phase, in der Produktivitäts- und Effizienzsteigerungen nicht mehr durch traditionelle Gaußsche Strahlprofile eingeschränkt werden. Stattdessen wird die dynamische Strahlformungstechnologie, angetrieben durch die nLIGHT AFX-Laserinnovation, Barrieren durchbrechen und neu definieren, was möglich ist.

Für AM-Hersteller, die EOS- und AMCM-Metalllösungen verwenden, ist diese Innovation nicht nur eine technische Verbesserung - sie ist ein Wettbewerbsvorteil. Die Strahlformung sorgt für höhere Produktivität, verbesserte Prozessstabilität und erweiterte Materialmöglichkeiten. Aber wie funktioniert es, und warum ist es so wichtig? Das wollen wir erkunden.

Die Revolution der Strahlformung: Mehr als nur mehr Laser

Die Industrie strebt seit langem eine höhere Produktivität an, indem sie die Anzahl der Laser in AM-Systemen erhöht. Dies steigert zwar die Produktionsraten, erhöht aber auch die Betriebskosten und den Wartungsaufwand. Die Strahlformung bietet jedoch einen alternativen Ansatz, der die Lasereffizienz steigert und die Prozessfenster erweitert, ohne die Betriebskosten zu erhöhen.

Hauptvorteile der Strahlformung bei Metal AM

1. Höhere Produktivität ohne Qualitätseinbußen: Studien haben bestätigt, dass die Strahlformung zu spürbaren Produktivitätssteigerungen führt. Untersuchungen an Inconel 718 zeigten eine um 23 % höhere Baurate im Vergleich zu Gauß-Strahlen, während die Bearbeitung von Edelstahl 316L aufgrund größerer Lukenabstände und höherer Scangeschwindigkeiten um den Faktor zwei beschleunigt wurde.
2. Verbesserte Prozessstabilität und weniger Spritzer: Eine der größten Herausforderungen bei der Pulverschmelz-Laserstrahl-Fertigung (PBF-LB) ist die Erzeugung von Spritzern, die das Pulverbett verunreinigen und die Lebensdauer der Filter verkürzen. Eine Studie des Fraunhofer IAPT ergab, dass die Verwendung eines ringförmigen Strahlprofils Ruß und Spritzer um 75 % reduziert, was zu saubereren Bauteilen und weniger Materialabfall führt.
3. Verarbeitung schwer schweißbarer Werkstoffe: Die Strahlformung ermöglicht die Verarbeitung bisher schwieriger Werkstoffe, darunter Superlegierungen auf Nickelbasis, Werkzeugstähle, ausgewählte Aluminiumlegierungen und Refraktäre . Dies ebnet den Weg für neue Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungsbereich und im industriellen Werkzeugbau, wo fortschrittliche Materialeigenschaften entscheidend sind.
4. Gleichbleibende Teilequalität und reduzierte Nachbearbeitung: Durch die Stabilisierung des Schmelzbades minimiert die Strahlformung die Variabilität von Teil zu Teil und ermöglicht eine bessere Kontrolle der Mikrostruktur. Eine Studie der Technischen Universität München an 316L-Edelstahl ergab, dass ein Ringstrahlprofil das Prozessfenster deutlich erweitert und eine größere Flexibilität bei gleichbleibend hoher Bauteildichte ermöglicht. Dies bedeutet auch weniger Nachbearbeitungsschritte, was unmittelbar die Produktionskosten senkt.
5. Kosteneffizienz durch verlängerte Pulver- und Filterlebensdauer: Wie EOS bei seinen eigenen Forschungen zu IN718 herausfand, reduziert die Strahlformung den Pulververlust um bis zu 70 % und die Kondensatbildung um 60 %, was die Materialausnutzung direkt verbessert und die Wartungszyklen verkürzt. Für die Kunden von EOS bedeutet dies geringere Kosten für Verbrauchsmaterialien, weniger Ausfallzeiten und eine effizientere Nutzung hochwertiger Metallpulver - und damit einen schnelleren Return on Investment.

Warum es für EOS-Kunden wichtig ist

Für Hersteller, die EOS- und AMCM-Metalllösungen verwenden, bedeutet die Integration der Strahlformungstechnologie schnellere Produktionszyklen, verbesserte Materialeffizienz und niedrigere Gesamtkosten - ohne kostspielige Multilasersysteme einsetzen zu müssen.

"Mit der bahnbrechenden Leistung der nLIGHT AFX-Laser definiert EOS Metal Solutions die Zukunft der additiven Fertigung neu. Wir verschieben die Grenzen der Materialinnovation, erhöhen die Produktionsgeschwindigkeit erheblich und erreichen Präzisionsniveaus, die früher als unmöglich galten".
Sebastian Becker, Leiter des Produktmanagements Metall bei EOS

Darüber hinaus ist die nahtlose Integration ein entscheidender Vorteil für EOS-Kunden. Die Strahlformung ist so konzipiert, dass sie in bestehende EOS-Workflows integriert werden kann, was bedeutet, dass sie ohne umfangreiche Neuqualifizierung implementiert werden kann. 

Dies gewährleistet einen einfachen Übergang zu höherer Produktivität und besserer Teilequalität, während Ihr vorhandenes Wissen und Ihre Infrastruktur genutzt werden.

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