Additive Fertigung neu definieren:
Einblicke von Alex Kingsbury und nLight's Beam Shaping Revolution

NOVEMBER 26, 2024 | Lesezeit: 5 min

 

In dieser Folge des Additive Snack Podcasts teilt Alex Kingsbury mit Gastgeber Fabian Alefeld ihre einzigartige Reise und ihr tiefgreifendes Fachwissen im Bereich der additiven Fertigung (AM).

 

Alex Kingsburys Hintergrund und Branchenerfahrung

Alex, die derzeit das AM-Geschäft von nLight leitet, ist keine Unbekannte in der 3D-Drucklandschaft. Ihre Karriere begann mit einem Studium der Chemietechnik, das sie als Verfahrensingenieurin in die Bergbau- und Ölindustrie führte. Dort spezialisierte sich Alex auf die Kostenplanung - eine Fähigkeit, die sich später als unschätzbar für die Bewertung der finanziellen Tragfähigkeit innovativer Fertigungsmethoden wie AM erweisen sollte.

Alex' wahrer Einstieg in die Welt der AM kam durch ihre Arbeit bei der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), Australiens nationaler Wissenschaftsbehörde. Die CSIRO ist dafür bekannt, die Grenzen der industriellen Forschung zu verschieben, und Alex hatte die Aufgabe, neue wissenschaftliche Entwicklungen in kommerziell umsetzbare Lösungen zu überführen.

Ein Großteil ihrer Arbeit konzentrierte sich auf die Nutzung der reichlich vorhandenen natürlichen Ressourcen Australiens zur Herstellung von Metallpulvern, was sie schließlich in den wachsenden Bereich der Metall-AM führte. Durch die Arbeit mit verschiedenen Metallpulvern und die Prüfung ihres Potenzials in der Pulvermetallurgie erhielt Alex aus erster Hand einen Einblick in den Materialaspekt von AM. Im Jahr 2011 nahm sie an einem Projekt teil, bei dem additive Metalltechnologien zum Einsatz kamen, darunter eine EBM-Maschine von Arcam, mit der sie ihre ersten praktischen Erfahrungen mit einem Metalldrucker machte.

Nach mehreren erfolgreichen Projekten bei CSIRO wurde Alex Industrie-Stipendiatin an der RMIT University, wo sie ihre Rolle als Brücke zwischen Wissenschaft und Industrie ausfüllte. Ihr Innovationsdrang und ihr Fachwissen sowohl in der Forschung als auch in der praktischen Anwendung machten sie zur idealen Kandidatin für eine Führungsposition bei nLight, einem Laserhersteller mit Sitz in den USA. Ihre Entscheidung, zu nLight zu wechseln, wurde von zwei Faktoren bestimmt: der Möglichkeit, mit einem talentierten Team zusammenzuarbeiten, und der Chance, bahnbrechende Lasertechnologien in den AM-Bereich zu bringen.

Mit mehr als einem Jahrzehnt Erfahrung setzt sich Alex weiterhin für Fortschritte im Bereich AM ein und betont, dass kontinuierliches Lernen und Zusammenarbeit entscheidend sind, um das Potenzial von AM auszuschöpfen. Als Schlüsselfigur bei nLight trägt sie nun dazu bei, die Zukunft von AM durch Lasertechnologie Innovationen zu gestalten, wie z. B. die Strahlformung, die verspricht, die Produktionsmöglichkeiten in Industrien weltweit neu zu definieren.

 

Die Rolle von nLight und das Potenzial von Beam Shaping in AM

In ihrer Funktion bei nLight arbeitet Alex an der Weiterentwicklung der Lasertechnologie, die speziell auf die Anforderungen von AM zugeschnitten ist. nLight bietet mit seiner vertikal integrierten Struktur, die von Halbleiterchips bis hin zu kompletten Laser-Subsystemen alles herstellt, einen einzigartigen Ansatz für die Branche. Diese Struktur ermöglicht es dem Team, schnell Innovationen zu entwickeln und Laserlösungen zu entwerfen, die für spezifische Anwendungen optimiert sind. Mit seiner doppelten Ausrichtung auf den kommerziellen und den Verteidigungssektor nutzt nLight Fortschritte aus dem Verteidigungsbereich und schafft so einen "Trickle-Down"-Effekt, der dazu beiträgt, Hochleistungstechnologien auf den kommerziellen Markt zu bringen.

Einer der wichtigsten Beiträge von nLight zur AM ist die Entwicklung der Strahlformungstechnologie, die sich zu einem entscheidenden Faktor für die Präzisionsfertigung entwickelt hat.

Herkömmliche AM-Laser verwenden Gauß'sche Strahlprofile - Standardlaserformen, die die Wärme in einem einzigen Punkt konzentrieren. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Strahlformungstechnologie von nLight, insbesondere der AFX-Laser mit einem "ringförmigen" oder "Donut"-Profil, dass die Energie gleichmäßiger über die Oberfläche verteilt wird. Diese Innovation schafft ein breiteres, stabileres Schmelzbad, das Materialspritzer minimiert und die Konsistenz des Aufbaus erhöht, was für die Verbesserung der Teilequalität bei AM unerlässlich ist.

Die Vorteile der Strahlformung sind besonders für Anwendungen mit hohem Bedarf interessant. Alex erklärt, wie diese Technologie es AM-Systemen ermöglicht, eine höhere Produktivität zu erreichen, indem der effektive Abdeckungsbereich des Lasers vergrößert wird, wodurch die Bauzeiten ohne Qualitätseinbußen reduziert werden. Der AFX-Laser von nLight bietet die Möglichkeit, die Strahlform zu steuern, so dass Hersteller zwischen präziseren, detailorientierten Modi und Hochgeschwindigkeitseinstellungen mit hoher Leistung für größere Teile wählen können. Diese Flexibilität macht die Strahlformung besonders wertvoll in Branchen, in denen sowohl Produktivität als auch Präzision entscheidend sind, wie z.B. in der Luft- und Raumfahrt und im Verteidigungsbereich.

Die Strahlformung eröffnet neue Möglichkeiten für AM bei großformatigen und komplexen Bauteilen. Wie Alex hervorhebt, bietet nLight's Innovationen ein ausgewogenes Verhältnis von Geschwindigkeit und Qualität, das das Anwendungspotenzial von AM erweitert und es der Industrie ermöglicht, sowohl traditionelle als auch additive Methoden für umfassendere Produktionslösungen zu nutzen.

Herausforderungen und Zukunft von Beam Shaping und AM im Allgemeinen

Die Technologie zur Strahlformung ist zwar eine Umwälzung, ihre Implementierung in bestehende Systeme stellt jedoch eine besondere Herausforderung dar. Alex betont, dass die erfolgreiche Einführung dieser Technologie nicht nur von der Hardware abhängt, sondern auch von einer hochentwickelten Software, die in der Lage ist, diese fortschrittlichen Laserprofile zu steuern und zu optimieren. Damit die Strahlformung ihr volles Potenzial entfalten kann, müssen AM-Plattformen nahtlos mit den AFX-Lasern von nLight integriert werden. Dies erfordert eine Zusammenarbeit mit OEMs, um sicherzustellen, dass Maschinen, Optik und Software höhere Leistungsstufen und Strahlanpassungen unterstützen können.

Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Förderung der Strahlformung in der additiven Fertigung ist die Schulung der Industrie. Da die Strahlformungstechnologie im Bereich der additiven Fertigung relativ neu ist, sind viele Anwender mit ihren Vorteilen und ihrem Anwendungspotenzial nicht vertraut. nLight hat proaktive Schritte unternommen, um diese Wissenslücke zu schließen, indem es Seminare und Anwenderforen veranstaltet, um AM-Ingenieure und Endanwender mit den Möglichkeiten der Strahlformung vertraut zu machen. Durch Bewusstseinsbildung und die Bereitstellung von Bildungsressourcen will nLight AM-Fachleuten helfen zu verstehen, wie Strahlformung die Produktivität steigern, die Materialeigenschaften verbessern und neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnen kann.

Mit Blick auf die Zukunft freut sich Alex auf die nächste Welle von Innovationen bei nLight, darunter die Einführung des 2-Kilowatt-AFX-Lasers. Diese Weiterentwicklung verdoppelt die Leistung der Vorgängermodelle und ermöglicht noch schnellere Produktionsgeschwindigkeiten und eine breitere Anwendbarkeit in stark nachgefragten Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und der industriellen Fertigung. Bei der Strahlformung bedeutet die erhöhte Leistungskapazität breitere Schmelzbäder, größere Stabilität und weiter verbesserte Fertigungsgeschwindigkeiten, ohne dass die Qualität des Endprodukts darunter leidet. Alex ist davon überzeugt, dass nLight die Grenzen der Lasertechnologie immer weiter verschiebt und die Strahlformung zu einem Standardmerkmal in der AM-Technologie wird und damit eine neue Ära der Hochgeschwindigkeits- und Qualitätsproduktion einleitet.

Für Alex liegt die Zukunft von AM in Technologien wie der Strahlformung, die spürbare Verbesserungen bei der Produktivität und der Teilequalität bieten. Indem sie größere Bauteile, eine reibungslosere Produktion und zuverlässigere Ergebnisse ermöglichen, schaffen die Laserentwicklungen von nLight die Voraussetzungen für eine neue Generation von AM-Anwendungen in verschiedenen Branchen.

 

Schlussfolgerung

Alex Kingsburys Auftritt im Additive Snack Podcast bietet einen faszinierenden Blick darauf, wie Innovationen wie Beam Shaping das Potenzial der additiven Fertigung neu definiert. In ihrer Rolle bei nLight leistet Alex Kingsbury Pionierarbeit bei einer Technologie, die die kritischen Herausforderungen von AM in Bezug auf Produktivität, Qualität und Konsistenz angeht. Mit der Strahlformung erhalten Hersteller die Flexibilität, qualitativ hochwertige Teile schneller und in größerem Maßstab zu produzieren, was besonders in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Verteidigung und der industriellen Fertigung von großem Wert ist.

 

Kontakt mit Alex Kingsbury und dem Additive Snack Team