Sägen und erodieren entfällt

Kürzere Nebenzeiten und eine höhere Automatisierung im Postprocessing verspricht das Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT mit seinem neuen Projekt »GenChain«. Das System basiert auf einer wiederverwendbaren, keramikbeschichteten Substratplatte und will die konventionelle Weiterverarbeitung von Bauteilen vereinfachen, die im Selective-Laser-Melting-Prozess (SLM) gefertigt wurden.

25.01.2020 — In die Substratplatte aus Hochtemperaturstahl sind Zylinderstifte mit einem Durchmesser von fünf Millimetern eingelassen. Die Stifte dienen zur Verbindung des Bauteils mit der Substratplatte und können individuell bewegt und gelöst werden. Die Keramikbeschichtung verhindert, anders als bei herkömmlichen Substratplatten, dass die ersten Aufbauschichten des Werkstücks direkt auf das Spannsystem aufgebracht werden.

Nach Abschluss des schichtweisen Aufbaus kann das Werkstück einfach auf der Substratplatte zum nächsten Arbeitsschritt transportiert werden. Das Referenzieren und Spannen des Substratplattensystems erfolgt automatisch durch ein Nullpunkt-Spannsystem auf der Unterseite. Nach dem Ende der Bearbeitung werden die Verbindungsstifte einfach gelöst. Die Stifte lassen sich kostengünstig ersetzen, während das Substratplattensystem weiterverwendet werden kann.

Weiterverarbeitung ohne Eigenspannung

Mit dem neuen Spann- und Referenziersystem, das auch zum Patent angemeldet wurde, lassen sich SLM-Werkstücke nun an konventionellen Maschinen weiterbearbeiten, ohne dass sie vorher durch mechanische Verfahren wie Sägen oder Drahterodieren von der Substratplatte gelöst werden müssen.

Durch das Nullpunkt-Spannsystem gelingt laut Fraunhofer IPT erstmals eine Standardisierung des Spann- und Referenzierungsprozesses über die gesamte Prozesskette hinweg. Der Aufwand zur Entnahme des Werkstücks verringert sich, dadurch verkürzen sich Nebenzeiten, und der Automatisierungsgrad der Fertigung steigt. Sind im Bauteil Eigenspannungen vorhanden, können nach der SLM-Fertigung die Verbindungsstifte gelöst werden, um gezielt Bauteilverformungen zuzulassen und Risse zu verhindern. Nachfolgende Bearbeitungsschritte können dann eigenspannungsfrei durchgeführt werden.

Selective Laser Melting:

SLM ist laut AM Field Guide ein Powder-Bed Fusion-Verfahren [4.2] für Metall.