Solide Einschätzung der Performance von L-PBF-Prozessen

Über die Entwicklung eines Kostenmodells für das L-PBF

Das Laser-Powder Bed Fusion (L-PBF), auch bekannt als Laserstrahlschmelzen, ist ein additives Fertigungsverfahren, das komplexe und filigrane Geometrien nahezu uneingeschränkt fertigen kann:

Pulverförmiges Material wird in dünnen Schichten flächig aufgetragen und mittels Laserstrahlung selektiv umgeschmolzen. Durch den sich wiederholenden Vorgang aus Pulverauftrag und selektivem Umschmelzen entstehen Bauteile schichtweise aus dem Pulverbett.
Dieses Verfahren birgt somit großes Potenzial für Branchen wie den Automobilbau, die Luft- und Raumfahrt oder den Turbomaschinenbau.
Damit dieses Verfahren jedoch zu einem Standard in der Fertigung wird, muss es für die Unternehmen kosten- und zeiteffizient sein.

Um auf diese Anforderungen im jeweiligen Anwendungsfall antworten zu können, haben Wissenschaftler aus Industrie und Forschung gemeinsam im Forschungscampus Digital Photonic Production ein Kostenmodell für das L-PBF erstellt.

Im Teilprojekt DPP Direct ermittelten und analysierten sie Kosten- und Leistungskennwerte für dieses Verfahren unter Berücksichtigung anwendungsspezifischer Bauteilgeometrien, Prozessführungsstrategien sowie Betriebsbedingungen. Insgesamt berücksichtigten sie mehr als 60 Faktoren, um eine praxisnahe Kosten und Zeitberechnung zu ermöglichen.
Im oben angeführten Bild ist der Aufbau des Modells schematisch dargestellt. Die anwendungsspezifischen Eingangsgrößen, die genau erfasst werden müssen, werden zunächst auf verschiedene Module aufgeteilt. Während der Modellierung werden die Eingangsgrößen verarbeitet und miteinander verknüpft. Resultat sind die für den jeweiligen Anwender relevanten Kennwerte.
Das entwickelte Modell bietet die Möglichkeit, für spezifische Anwendungsfälle unter Berücksichtigung aller relevanten Eingangsgrößen, die für den Anwender bedeutenden Kenngrößen im Hinblick auf Kosten und Leistung der L-PBF-Anlage und des L-PBF-Prozesses zu ermitteln.

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