Proces VCSEL opracowany przez Fraunhofer ILT Redukuje naprężenia w metalowych materiałach drukowanych 3D

Naprężenia wewnętrzne w metalu Elementy drukowane 3D wytwarzane przez syntezę laserową złoża proszku są spowodowane gradientami temperatury. Część w plamce lasera jest podgrzewana do temperatury powyżej temperatury topnienia, podczas gdy reszta składnika szybko się ochładza. Może to nawet prowadzić do pęknięć w części, w zależności od geometrii i materiału. Aby temu zapobiec, element jest zwykle podgrzewany spod płytki montażowej, ale nie zawsze jest to wystarczające, szczególnie w przypadku wyższych części.

W ramach kampanii badawczej Digital Photonic Production DPP, inicjatywa finansowa Niemieckie Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań (BMBF) Fraunhofer ILT współpracuje z partnerem Philips Photonics nad opracowaniem lepszego rozwiązania. W projekcie o nazwie DPP Nano opracowali proces, w którym element jest ogrzewany od góry.

W nowym procesie, zestaw sześciu pionowych laserów emitujących powierzchnię (VCSEL), 400 W każdy, jest zainstalowany w komorze procesowej. Przy promieniowaniu podczerwonym przy 808 nm, układ może ogrzewać element do kilkuset stopni Celsjusza podczas procesu budowy. Pręty mogą być również indywidualnie sterowane w celu uzyskania różnych wzorów. Cały proces jest monitorowany za pomocą kamery na podczerwień.

W jednym eksperymencie inżynierowie z Fraunhofer ILT 3D wydrukowali części za pomocą Inconelu 718, ogrzewając je do 500 ° C. Części wykazały znacznie zmniejszone zniekształcenia. Ogrzewanie VCSEL redukuje gradient termiczny, a tym samym potencjał naprężeń, umożliwiając budowę wyższych komponentów. Fraunhofer ILT wkrótce przetestuje proces z bardziej wymagającymi materiałami, takimi jak alumidy tytanu. Elementy te zostaną podgrzane do temperatury około 900ºC. Części wykonane z tych materiałów są powszechnie stosowane w sekcji turbosprężarek w gorącym gazie.

Nowy proces otwiera możliwości zastosowań poza maszynami przepływowymi, szczególnie w sektorach przemysłowych, w których naprężenia indukowane termicznie muszą być zmniejszone.

Fraunhofer ILT jest jedną z najbardziej znanych instytucji w dziedzinie technologii laserowej. Oferuje studia wykonalności, kwalifikację procesu i integrację lasera, a jego działania obejmują opracowywanie nowych źródeł i komponentów wiązki laserowej, precyzyjną metrologię laserową, technologię testowania i przemysłowe procesy laserowe. Założona ponad 30 lat temu firma Fraunhofer ILT zatrudnia 500 osób i dysponuje powierzchnią netto ponad 19 500 metrów kwadratowych.

Formnext ma miejsce we Frankfurcie od 13 do 16 listopada,oczekiwanie na 470 wystawców i prawie 22 000 odwiedzających. Fraunhofer ILT będzie na stoisku 370 i zaprezentuje i omówi nowy proces VCSEL. Ponadto Andreas Vogelpoth z firmy Fraunhofer przedstawi prezentację "Wstępne podgrzewanie oparte na VCSEL dla LBPF" 15 listopada o 15:00.