LASERTEC

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Intelligent kombiniert: Laserauftragschweißen & Fräsen

Generative Fertigungin Fertigteilqualität

LASERTEC 65 3D

Additive Manufacturing

Laserauftragschweißen & Fräsen

LASERTEC-Integration in DMG MORI Maschinen

02

Die einmalige Technologiekombination von Laserauftragschweißen mittels Pulverdüse und Fräsen auf der LASERTEC 65 3D ist ein innovatives, generatives Fertigungsverfahren, welches eine schnellere Herstellung komplexer Geometrien und individualisierter Bauteile ermöglicht. Insbe-sondere große Bauteile bis Ø 500 mm lassen sich mit dieser Hybridlösung kostengünstig her stellen. Der flexible Wechsel zwischen Laser- und Fräsbearbeitung ermöglicht zudem die direkte Bearbeitung von Bauteilsegmenten, welche am Fertigteil später nicht mehr erreichbar sind. Bei dem Verfahren wird ein Auftragsprozess mittels Metallpulverdüse umgesetzt, der bis zu 10 × schneller ist als das Generieren im Pulverbett. Störende Stützgeometrien sind durch das 5-achsige Auftragen nicht notwendig. DMG MORI bietet die komplette Prozesskette: ange-fangen bei der NC-Programmierung im hybriden CAD / CAM, über Technologieparameter aus einer Materialdatenbank, bis zur eigentlichen Bauteilbearbeitung, Prozessüberwachung und -dokumentation.

LASERTEC 65 3D: Generative Fertigung in Fertigteilqualität

Laserauftragschweißen mit integrierter Fräs-Bearbeitung.

LASERTEC 65 3D

Anwendungen.

Das Video zur LASERTEC 65 3D: Wenn Ihr Mobiltelefon über eine QR-Code-Erkennungs software verfügt, gelangen Sie direkt zum Video. Die aktuelle Broschüre zum Download auf: www.dmgmori.com

herstellung reparatur beschichtung

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aerospaceTurbinengehäuse

aerospaceBlisk

oil & gasBohrkopf

maschinenbauDüse

energyPelton-Schaufel

maschinenbauLagerblock

vakuumtechnikKühlrohr

formenbauSpritzgussform

anlagenbauWelle

werkzeugbauKühlkörper

energyImpeller

vakuumtechnikFlansch

LASERTEC 65 3D

Additive Manufacturing mit Alleinstellungsmerkmalen.

Highlights + Flexibilität der generativen Fertigung kombiniert mit der Präzision der spanenden Bearbeitung

+ Laseraufbau des Werkstückes mit zwischenzeitlicher Fräsbearbeitung möglich

+ Hohe Aufbauraten mit Coaxial-Pulverdüse

+ Großer Arbeitsraum für Werkstücke bis Ø 500 mm × 400 mm Höhe

+ Reduzierter Materialeinsatz

MaterialienBisher erprobte Materialien:

+ Edelstahl

+ Nickel-Basis-Legierungen (Inconel 625, 718)

+ Wolframkarbid-Nickel-Matrix

+ Bronze- und Messinglegierungen

+ CrCo - Molybdän - Legierungen

+ Stellite

+ Werkzeugstahl (schweißbar)

Pulver

Prozessrichtung

Laserstrahl

Schutz- / Trägergas Aufbauzone

Werkstück

Aufgetragenes Material

Schmelzpunkt

WirkprinzipDas Metallpulver wird schichtweise mittels Coaxial-Pulverdüse auf ein Basis material aufgetragen und mit diesem verschmolzen. Dabei geht das Metallpulver eine hochfeste Schweiß verbindung mit dem Grundmaterial ein. Ein koaxiales Schutzgas verhindert die Oxidation während des Aufbauprozesses. Nach dem Erkalten entsteht eine Metallschicht, die mechanisch bearbeitet werden kann.

Grundlagen Laserauftragschweißen.

MetallurgieKontinuierliche Prozessentwicklung unter Berücksichtigung folgender Materialeigenschaften:

+ Untersuchungen des Pulvermaterials

+ Dichtemessungen, Gefügeanalyse

+ Mechanische Prüfverfahren (Zug, Druck, Biegung)

+ Messung: Oberflächengüte, Härte, Korrosion

+ Zu 99,8 % Erreichen der Dichte des Gusses (am Beispiel Edelstahl 316L / 1.4404)

Eigenschaften: Edelstahl 316 L / 1.4404

Material-anforderungen konventionell

Ergebnisse nach

Laseraufbau

Streckgrenze [Rp0,2] Mpa ≥ 200 229,5

Zugfestigkeit [Rm] Mpa 500 – 700 506

Bruchdehnung [A] % ≥ 40 53,05

Kerbschlagbiege-versuch [KV2]

J

≥ 100

126 – 132

Härte [H] HV5 ≤ 230 160

Hybrides CAD / CAM – Modul für additive und subtraktive Programmierung.

Highlights + Ein Softwarepaket für die gesamte Prozesskette (Konstruktion,

additives Aufbauen, zerspanendes Abtragen / Finishing)

+ Einzigartige SAUER LASERTEC Aufbaustrategien komplett in die CAD / CAM-Software integriert

+ Das Bauteil kann in mehreren Stufen aufgebaut werden, wobei zwischen dem Laserauftragsschweißen auch gefräst werden kann d. h. flexibler Wechsel ohne Abspannen des Bauteils, Nullpunkt bleibt erhalten

1: CAD / CAM Daten des Kunden;

Aufteilen des CAD-Modells in aufzubau-

ende und abzutragende Bereiche; Slicen

der einzelnen Werkstück-Sektionen

2: Generieren der NC-Pfade für

Laser- und Fräsbearbeitung; Ausgabe

durch Post-Processor; Festlegen der

Programmierreihenfolge

3: 3D-Simulation zur Kolissionskontrolle

unter Berücksichtigung des integrierten

Laserkopfes

4: Laserauftragschweißen und Fräsen

kombiniert auf der LASERTEC 65 3D

(flexibler Wechsel möglich)

5: Fertiges Werkstück an

Qualitätskontrolle

Generative Bauteilfertigung – Anwendungsbeispiele.

3: Fräsen von Planfläche und Umfang

3: Fräsbearbeitung

5: Aufbau der umlaufenden Stutzen

5: Laseraufbau der Flügel

4: Aufbau des konischen Trichters 4: Finishing der Außenkontur

6: Finishing der Innen- / Außenkontur

6: Finishing der Flügel

1: Aufbau des Zylinders 2: Abschluss des konischen Trichters

1: Aufbau des Zylinders 2: Schwenk 90°: Generieren des Bundes

SchaufelradMaterial: EdelstahlLaserauftragschweißen: 312 Min. Fräsbearbeitungen: 240 Min.Abmessung: Ø 160 mm x 160 mm

TurbinengehäuseMaterial: EdelstahlLaserauftragschweißen: 230 Min. Fräsbearbeitungen: 76 Min.Abmessung: Ø180 mm × 150 mm

Laserauftragschweißen LaserauftragschweißenFräsbearbeitung Fräsbearbeitung

Additive Manufacturing SAUER LASERTEC – Aufbaustrategien.

„Internal Feature“Machbarkeit von Kanälen innerhalb einer Bauteilstruktur z. B Kühlkanäle sowie ähnliche komplexe, innenliegende Strukturen in Kühlkörpern, sonstigen Kühlkomponenten oder Spritzgussformen

„Multi Material“Kombination zweier unterschiedlicher Materialien in einem Bauteil. Zwei individuell ansteuerbare Pulverförderer ermöglichen die Kombination von unterschiedlichen Werkstoffen bis hin zu „Sandwich“-Konstruktionen

„Build on curve“Ausgangsbasis ist ein existierendes Bauteil bzw. -Körper (additiv oder mit einem alternativen Bearbeitungsverfahren gefertigt) „Aufflanschen“ einer zusätzlichen 3D-Kontur an das vorhandene Bauteil

„3D-Coating“Aufbringen von partiellen sowie kompletten Beschichtungen zum Korrosions- oder Verschleißschutz „3D-Coating“ auf 3D-Körper als Materialbeschichtung oder Reparatur

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Einzigartige

Technologieintegration

+ Laserauftragschweißen und 5-Achs-Fräsen intelligent kombiniert für beste Oberflächen sowie Bauteilpräzision

Laserauftragschweißen

mit Pulverdüse

+ 10 × schneller gegenüber Pulver-bett; Bauteile bis Ø 500 mm auch mit über hängenden Konturen ohne Stützgeometrie

Hybrides CAD / CAM - Modul

für Laser- und Fräsprozess

+ Durchgängige Lösung zum additiven Aufbauen und spanen-den Abtragen für Konstruktion, Programmierung und Bearbeitung

Closed Loop –

In-Prozess-Steuerung,

Analyse sowie Kontrolle

+ Kontinuierliche Messung sowie Monitoring des Aufbauprozesses

+ Automatische Anpassung der Laserleistung zum vollständigen Closed Loop in Echtzeit

+ Sicherstellen eines gleich mäßigen Schweißprozesses

+ Prozessmonitoring für höchste Prozesssicherheit sowie homo gene Bauteilqualität

Flexible Integration

des Laserkopfes

via HSK-Schnittstelle

+ Automatisches Einwechseln des Laserkopfes via Shuttle-Handling – ohne manuelles Eingreifen

+ Koaxialdüse für eine gleich förmige Pulververteilung

+ Unabhängig von der Laser-aufbaurichtung

+ Integrierte Schutzglasüber wachung

+ Optimale Pulvermengen-Zufuhr

+ Geschützt vor Staub, Spänen und Kühlmittel während der Fräsbear-beitung

Additive Manufacturing

Materialdatenbank

für Anwender

+ Basisparameter für Anwender und hybrides CAD / CAM für unterschiedlichste Materialien

+ Entwicklung von Prozessparame-tern für Flächen, Stege sowie 3D-Körper für die unterschiedli-chen Materialien

+ Evaluierte Datenbank auf Basis von definierten sowie qualifizier-ten Abnahmebauteilen zur Werkstoffqualifizierung

+ Kundenspezifische Material-entwicklungen in vier Additive Manufacturing Technologie-zentren weltweit

MIT Closed Loop OHNE Closed Loop

patentpending

patentpending

LASERTEC 65 3D

Aufstellpläne

LASERTEC 65 3D

Frontansicht

LASERTEC 65 3D

Draufsicht

1.816

Kühlmittelaufbereitungsanlage

SpindelkühlerGasbündel

Absauganlage

3.218

1.560

3.487

1.050

1.200

800

600

512

4.749

5.32

1

4.02

5

1.58

5

1.20

0

1.42

4

1.75

7

523 84

8

1.58

0

700

2.00

0 2.37

0 2.66

4 2.87

7

11

LASERTEC 65 3D

Technische Daten

LASERTEC 65 3D

Arbeitsraum / Antriebe

Verfahrweg in X / Y / Z mm 735 / 650 / 560

Arbeitstisch / Werkstücke

Abmessungen (NC-Schwenkrundtisch) mm ø 650

Max. Werkstückabmessungen (Additive Manufacturing) mm ø 500 × 400

Max. Werkstückgewicht (NC-Schwenkrundtisch) kg 600

Rundachse (C-Achse) Grad 360

Schwenkbereich (A-Achse) Grad –120 bis +120

Pmax nach VDI / DGQ 3441 (C-Achse / A-Achse) Ws 7 / 9

Frässpindel

Max. Drehzahl (Standard / Option) min–1 10.000 / 18.000

Leistung 40 % ED / 100 % ED (Standard) kW 13 / 9

Drehmoment Nm 83 / 57

Werkzeugaufnahme Typ HSK-A63

Laserquelle

Fasergeführter Diodenlaser (Standard) Watt 2.500

Brennweite (fest) mm 200

Durchmesser Laserspot 1 (Standard) mm 3

Durchmesser Laserspot 2 (Option) mm 1,6

Linearachsen (X / Y / Z)

Eilganggeschwindigkeit mm 40 / 40 / 40

Max. Beschleunigung in X / Y / Z m/sec² 6 / 6 / 6

Pmax nach VDI / DGQ 3441 mm 0,008

Werkzeugwechsler

Werkzeuge Standard / Option Anzahl 30 / 60 / 90

Maschinendaten

Breite × Tiefe × Höhe (Grundmaschine) mm 4.180 × 3.487 × 2.884

Maschinengewicht kg 11.300

Steuerung

CELOS® von DMG MORI mit 21,5" ERGOline® Control mit Operate 4.5 auf SIEMENS 840D solutionline

SAUER LASERTEC Excellence Center in Pfronten

+ > 25 Jahre Erfahrung in der Laser-Präzisionsbearbeitung

+ > 600 installierte LASERTEC-Maschinen (weltweit)

+ Anwendungstechnik Know-how: Schulungen, Kundensupport, komplette Turn-Key Lösungen

+ Regelmäßig stattfindende LASERTEC-Technologie-Seminare

www.dmgmori.comDMG MORI LifeCycle Services

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