Laserschweißen von 3D-DruckenTitan 3D-Druck + Laserschweißen

Titanmetalldruck & Laserschweißen

Titan-Metalldrucke

Niemand wird bestreiten, dass der 3D-Metalldruck eine sehr innovative Produktionstechnik ist. Jede Technik in der Fertigungsindustrie hat jedoch Vorteile, aber auch Einschränkungen. Eine der Einschränkungen des 3D-Metalldrucks ist die begrenzte Baufläche. Die durchschnittlichen Abmessungen einer Leiterplatte aus einem 3D-Metalldrucker betragen etwa 250 mm x 250 mm x 400 mm.

 

Kombination aus 3D-Druck und Laserschweißen

Durch das nachträgliche Verbinden von 3D-Metalldruckteilen mittels Laserschweißen ist es möglich, größere Teile zu entwickeln. Wir arbeiten hauptsächlich mit Titanlegierungen, da Titan sehr gut schweißbar ist. Darüber hinaus hat Titan auch ein geringes spezifisches Gewicht und das Material ist korrosionsbeständig.

Wann sollte man sich für eine Kombination aus 3D-Metalldruck und Laserschweißen entscheiden?

  • Wenn die Komponente größer als der Baubereich des 3D-Druckers ist
  • Wenn 3D-Metalldruckteile mit anderen Metallteilen (z.B. konventionell gefertigten Teilen) kombiniert werden
  • Wenn es nicht möglich ist, das Bauteil auf einmal zu drucken
    • Ein Teil mit unterschiedlichen Anschlüssen oder Funktionalitäten kann nicht immer auf einmal gedruckt werden. Faktoren wie Bauanleitung, Zugänglichkeit für die Nachbearbeitung etc. sind zu berücksichtigen.

 

Forschungsprojekt ESA

Aufgrund des innovativen Charakters dieses hybriden Produktionsverfahrens wurde Raytech eingeladen, das Verfahren im Rahmen eines Forschungsprojekts weiterzuentwickeln. Dafür arbeitete Raytech mit anderen Produktions- und Forschungspartnern (Sirris, ESA, Verhaert…) zusammen. Durch das gebündelte Wissen der Partner wurden hervorragende Schweißergebnisse erzielt.

 

Schwerpunkte und Einflussfaktoren

Beim Laserschweißen von Titanmetalldrucken müssen angepasste Schweißparameter verwendet werden. Die richtige Einstellung von Leistung, Pulslänge, Frequenz und Schweißgeschwindigkeit ist der erste Schritt zu einer druckfesten, gasdichten und festen Schweißnaht. Die Energiemenge wird durch das Zusammenspiel von Leistung und Pulslänge bestimmt, während die Schweißüberlappung durch Frequenz und Schweißgeschwindigkeit bestimmt wird.

Aufmerksamkeitspunkte:

  • Schweißzonen müssen fein bearbeitet werden
    • Da ohne Zusatzwerkstoff gearbeitet wird, ist ein guter Kontakt zwischen den beiden zu verschweißenden Teilen wichtig. Es sollte kein Luftspalt zwischen den Teilen sein. Da 3D-Metalldruckteile nach dem Drucken noch einige Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche aufweisen, müssen die Teile vor dem Schweißen fein bearbeitet werden. Das bedeutet, dass die Zone, in der geschweißt werden soll, durch Strahlen, Trommeln oder CNC-Bearbeitung fertiggestellt werden muss.
  • Porosität
    • Durch das Zusammenschmelzen von Metallpulvern, die eigentlich mikroskopisch ungleichmäßige kleine Kugeln sind, entsteht ein vollkommen festes Gefüge. Die Dichte eines bedruckten Metallteils ist damit zu 99,9 % vergleichbar mit einem konventionellen Teil.
      An den Kanten eines 3D-gedruckten Teils können jedoch Rauhigkeit und Porosität auftreten. Dies lässt sich durch die Unregelmäßigkeit des Schmelzbades des Druckpulvers erklären. Dies ist charakteristisch für das 3D-Metalldruckverfahren nach dem DMLS-Verfahren. Um diese Zonen verschweißen zu können, ist daher eine Nachbearbeitung erforderlich.
  • Aber von Schoßgelenken?
  • Kontinuierlich oder pulsierend?
  • Schutzgas?