Verfolgen Sie die Möglichkeiten des stützenfreien Bauens mit Smart Fusion

20. September 2023 | Lesedauer: 5 min

Das unterstützungsfreie Bauen für die additive Fertigung von Metall ist noch nicht alltäglich, aber es hat sich als machbar erwiesen. Die revolutionäre Echtzeit-Prozesssteuerung von EOS Smart Fusion wird eine wichtige Rolle bei der Verwirklichung der Vision der Ingenieure vom unterstützungsarmen oder unterstützungsfreien 3D-Druck von Metall spielen.

Die Experten von EOS arbeiten zwar an mehreren stützenfreien Projekten, aber die Aussicht darauf bereitet einigen in der additiven Metallfertigung (AM) Sorgen. Die Aspekte eines Bauprojekts, mit denen die Halterungen verbunden sind - einschließlich der Ausrichtung des Teils, des Designs, der Wärmeübertragung und der Wiederbeschichtung - haben alle einen großen Einfluss auf den Erfolg oder Misserfolg des Projekts. Es gibt einige verständliche Vorbehalte gegenüber der Idee, einen historisch wirksamen Ansatz aufzugeben. Mit Smart Fusion, einem Highlight des neuen EOS Smart Monitoring Abonnementplans kann das Maß an Echtzeit-Kontrolle, das Sie über den Bauprozess Schicht für Schicht haben, einige der wichtigsten Risiken, die traditionell von Trägern angegangen werden, abmildern oder beseitigen. Die Nutzung dieser Technologie ist in der Praxis vorteilhaft - durch die Verringerung des Überhitzungsrisikos, die Erhöhung der Erfolgsquote bei der Montage und die Verwendung von wenigen oder gar keinen Stützen - und gewährt den AM-Designern eine noch nie dagewesene Freiheit.

In diesem Blog werden wir die Entstehungsgeschichte des unterstützungsfreien Konzepts erkunden, die einzigartige Art und Weise, wie Smart Fusion den Ingenieuren hilft, sich diesem Konzept anzunähern, umfassend betrachten und einige zukünftige Auswirkungen dieser Fortschritte in der Metall-AM betrachten.

Die Grenzen der Unterstützungen

Bis vor kurzem galten Stützen als unvermeidliche Realität der additiven Fertigung von Metallteilen. Sie werden während des Bauprozesses mit demselben Pulver wie das herzustellende Teil zusammengesetzt und strategisch nach Bedarf platziert. Die Stützen werden dann in der Nachbearbeitung entfernt.

Teile mit komplexen Strukturen, bei denen ein großer Teil der Oberfläche die Bauplatte des 3D-Druckers nicht berührt, benötigen Stützen, um die Integrität der Baugruppe zu gewährleisten. Das Gleiche gilt seit jeher für Konstruktionen mit Kanälen, Löchern oder Überhängen, die spitzer als 45 Grad sind (oder in einem anderen ähnlich spitzen Winkel). Aber Störungen durch zu hohe Laserleistungen, thermische Spannungen und Schäden an der Beschichtungsplatte sind in der Regel die Hauptgründe für den Einsatz von Stützen. Supports hatten erhebliche Nachteile - erhöhte Gesamtdruckzeit, zusätzlicher Materialverbrauch, langwierige Nachbearbeitung und Reinigung -, aber erst in den letzten Jahren begannen Additiv-Experten ernsthaft an alternativen Methoden zu arbeiten.

Entstehung des Supportless-Konzepts

Die Faktoren, die angepasst werden, um den Bedarf an Stützen zu reduzieren (und wenn möglich zu eliminieren), sind unterschiedlich. Das Design kann eine Rolle spielen - zum Beispiel, indem die Spezifikationen der Wände oder Bögen eines Teils so gezeichnet werden, dass sie selbsttragend sind. Die Optimierung von Prozessen und Parametern ist sogar noch wichtiger: Die Laserleistung ist entscheidend, aber auch viele andere Parameter können angepasst werden, um das stützenfreie Bauen zu erleichtern, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Scangeschwindigkeit, das Scanmuster, Anpassungen der Downskin-Abmessungen (die nach unten gerichtete Oberfläche des Teils) und Wiederbeschichtungstechniken.

Einblicke von EXPOSURE OT = Treibstoff für Smart Fusion

Smart Fusion hat eine wichtige Beziehung zur EOSTATE EXPOSURE OT Plattform. (Daher sind sie im EOS Smart Monitoring Abonnementplan gekoppelt.) 

EOSTATE EXPOSURE OT kombiniert optische Nahinfrarot-Tomographie-Hardware und komplexe Analysesoftware. Die Kamera zeichnet OT-Bilder von Bauaufträgen in Echtzeit auf, und die fortschrittlichen Algorithmen des Softwareprogramms erkennen heiße Stellen, kalte Stellen oder andere Anomalien in der Wärmeverteilung sowie alle vorhandenen oder potenziellen Fehler, zu denen diese führen könnten. Anhand dieser OT-Daten und der Steuerungseinstellungen in der Software kann Smart Fusion den entsprechenden Laserkorrekturfaktor (LCF) anwenden und die sichere Produktion von Metallteilen gemäß den Spezifikationen gewährleisten.

Die Zukunft von Metal AM mit null (oder wenig) Unterstützung(en)

Da das stützenfreie Bauen noch in den Kinderschuhen steckt, ist es kein Verfahren, in das jeder Anwender der additiven Fertigung von Metall einsteigen kann. Für die unmittelbare Zukunft könnte "stützenfrei" eher bedeuten, dass es nur sehr wenige Stützen gibt als gar keine. Außerdem wird es einige Anwendungen geben, für die das Verfahren nicht ideal ist, z. B. solche, die besonders komplexe Teilegeometrien oder größere Teile erfordern.

Langfristig ist EOS jedoch davon überzeugt, dass der Wert des stützenfreien Bauens seine Grenzen überwiegt und dass unser Engagement uns zu Technologien und Prozessen führen wird, die dazu beitragen, diese Unzulänglichkeiten zu beseitigen. Die potenziellen Vorteile sind einfach zu groß, um sie zu ignorieren: Neben langfristigen Kosteneinsparungen (insbesondere bei den Kosten pro Teil), verbesserter Produktivität und gleichmäßigerer Qualität der Teile wird das stützenfreie Bauen dazu beitragen, den Materialverbrauch zu senken, was sich positiv auf die verantwortungsvolle Herstellung und die Nachhaltigkeitsziele auswirkt.

In dieser Fallstudie erfahren Sie, wie die Experten von EOS bei der Konstruktion eines komplizierten Laufradteils auf interne Stützen verzichten konnten und nur wenige externe Stützen erforderlich waren. Wenn Sie mehr über Smart Fusion, den Smart Monitoring Plan, EOS Metallsysteme, Software, Werkstoffe und mehr erfahren möchten, kontaktieren Sie uns noch heute.