iwb reAM 250 – Laser-Strahlschmelz-Anlage für den Forschungszweck

Die iwb reAM 250 ist eine innovative Laser-Strahlschmelz-Anlage, die für Forschungszwecke am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) entwickelt wird. In enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern werden aktuelle Forschungsthemen aus den Bereichen der Schutzgasführung, der Pulverbeschichtung und der Anlagen- sowie Steuerungstechnik verfolgt. Das Ziel des Projekts ist es der Forschungsgemeinschaft und der Industrie ein Full-scale-System unter einer Open-Source-Lizenz auf dem neuesten Stand der Technik zur Verfügung zu stellen.

Ausgangssituation

In der Abteilung Additive Fertigung am iwb wird das pulverbettbasierte Schmelzen von Metallen mittels Laserstrahl (PBF-LB/M) simulativ und experimentell untersucht. Hierfür stehen mehrere industrielle Anlagen zur Verfügung. Diese kommerziellen Systeme sind jedoch für Serienanwendungen ausgelegt und bieten daher nur eine eingeschränkte Zugänglichkeit sowie wenige Anpassungsmöglichkeiten für spezifische Prozessuntersuchungen. Daher wird für zukünftige Forschungsaktivitäten eine institutseigene PBF-LB/M-Anlage aufgebaut. Die offene und modulare Bauweise dieser Anlage soll umfassende Eingriffsmöglichkeiten für die Grundlagen- und Anwendungsforschung bieten. 

Zielsetzung und erwartete Ergebnisse

Die Forschungsanlage iwb reAM 250 soll der Forschungsgemeinschaft und Industrie ein Full-scale-System für den PBF-LB/M-Prozess unter einer Open-Source-Lizenz bereitstellen. Hierfür sollen die einzelnen Komponenten über den aktuellen Stand der Technik hinaus gehen. Ein modularer Anlagenaufbau und eine gute Zugänglichkeit der Komponenten sollen die ständige Erweiterbarkeit der Anlage sicherstellen. Dies erlaubt einen schnellen Austausch von Komponenten und die Integration weiterer innovativer Module. Durch diese intelligente Bauweise ermöglicht die Forschungsanlage umfangreiche Beobachtungen auf allen Prozessebenen. 

Vorgehensweise

Für die Entwicklung der iwb reAM 250 wird zuerst ein innovatives Anlagenkonzept für die Grobplanung erarbeitet. Anschließend folgt die Detailplanung der einzelnen Komponenten, wie z. B. der vakuumfähigen Prozesskammer, des kontaktlosen Beschichtungssystems oder des Prozessgaskreislaufs inklusive Zyklon-Abscheider. Im Rahmen von Lehreprojekten und studentischen Arbeiten erfolgt die Planung des Funktionsprinzips, die Konstruktion und die Fertigung der einzelnen Komponenten. Die Kooperation zwischen Studierenden, wissenschaftlichen Mitarbeitenden und Industriepartnern liefert einen wertvollen Beitrag zur ganzheitlichen Lehre am iwb. Die Anlagensteuerung wird über ein Machine Control Framework umgesetzt, welches eine lückenlose Dokumentation aller Anlagenzustände sicherstellt. Das Gesamtsystems wird nach der Inbetriebnahme der Einzelkomponenten durch eine Fertigung von industrierelevanten Bauteilen validiert. Dadurch wird die anforderungsgerechte Funktionsweise der iwb reAM 250 demonstriert.

Dank

Wir bedanken uns für die exzellente Zusammenarbeit mit allen Projektpartnern und für die tatkräftige Unterstützung durch alle mitwirkenden Studierenden.