3D-Drucksystem für selektives Laserschmelzen (SLM) mit Mikrofokus und integrierbarer Plasmaquelle

• Fachliche Zuordnung: Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501294239

Aktuell forciert die Digitalisierung das Aufkommen neuer Geschäftsmodelle, neuer Verfahren und neuer Produkte. Bekanntes wird verdrängt. In diesem Sinne „disruptiv“ sind Generative Fertigungsverfahren bzw. Additive Manufacturing (AM) kraft bahn-brechender Formfreiheit und der Individualisierbarkeit sowie der Originalität von AM-Erzeugungen. Eines der wichtigsten Verfahren hierbei ist das „Selective Laser Melting“ (SLM) mit dem aus Metallpulvern industriell relevante Bauteile generiert werden. Für diesen Prozess wird durch die HAWK bereits an verbesserten Ausgangsmaterialien geforscht, die ihre spezifischen Eigenschaften durch eine Plasmabehandlung gewinnen. Dabei werden einerseits Beschichtungen eingesetzt, um beispielsweise die Fließeigenschaften von Pulvern mit Partikelgrößen um 1µm zu verbessern, Agglomeratbildung zu vermindern und damit sowohl die erreichbare Strukturgröße zu verringern, als auch glattere Oberflächen zu erzeugen. Andererseits kann durch eine Plasmabehandlung ohne Schichtabscheidung ebenfalls die Partikeloberfläche modifiziert werden, indem etwa Oberflächenoxide entfernt werden. Darüber hinaus können Oxidkeramiken, die häufig im Nahinfraroten bei der üblichen Laserwellenlänge von ca. 1 µm nicht absorbieren, durch eine Plasmabehandlung so reduziert werden, dass sie in diesem Spektralbereich absorbierend und damit dem Prozess zugänglich werden.Beide Ansätze stoßen derzeit an Grenzen: Die üblichen SLM-Drucker sind nicht auf die oben genannten Feinstpulver ausgelegt. Um die Vorteile der verringerten Partikelgrößen nutzen zu können, sind daher spezifische µ-SLM-Anlagen erforderlich. Weiterhin sind die Effekte der nichtbeschichtenden Plasma-Oberflächenbehandlungen oft kurzlebig. Daher muss die Zeit zwischen Behandlung und Druck möglichst geringgehalten werden; idealerweise geschieht diese Behandlung sogar in-situ.Durch das beantragte Gerät werden sowohl die Forderung nach höchster Auflösung, kurzen Transferzeiten und der Möglichkeit, in-situ-Plasmaquellen zu nutzen, erfüllt, und trägt somit erheblich zum Erkenntnisgewinn in den einzelnen Forschungsfeldern des Forschungsschwerpunkts „Laser- und Plasmatechnologie“ sowie der gesamten Fakultät „Ingenieurwissenschaften und Gesundheit“ bei.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: 3D-Drucksystem für selektives Laserschmelzen (SLM) mit Mikrofokus und integrierbarer Plasmaquelle
• Gerätegruppe: 5740 Laser in der Fertigung
• Antragstellende Institution: Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst; Hildesheim/Holzminden/Göttingen
• Leiter: Professor Dr. Wolfgang Viöl