Već više od 30 godina Fraunhofer Institut za lasersku tehnologiju ILT oblikuje metalnu aditivnu proizvodnju s inovacijama u sustavima i procesima. Na Formnextu od 18. do 21.11.2025. godine, Laser Institut u dvorani 11, štand D31, predstavlja svoj sveobuhvatan portfelj usmjeren na ključne prepreke u industriji, koji smanjuje troškove, štedi na doradnji i čini komponente robusnijima: od visoko čvrstih wolframskih dijelova i višematerijalnih pristupa za ekstremno opterećene komponente u fuzijskim primjenama, preko visoko produktivnih simultanih procesa premazivanja i završne obrade koji štede vrijeme i energiju, do pametnih struktura poput tiskanih senzora koji omogućuju metalnim dijelovima da postanu pametni.
»Bez obzira radi li se o demonstratoru ili seriji, cilj razvoja na Fraunhofer ILT-u obično je brže i robusnije projektiranje procesa te osiguranje kvalitete dijelova«, objašnjava dr. Tim Lantzsch, voditelj odjela za lasersku fuziju praha (LPBF) na Fraunhofer ILT-u.
Izloženi eksponati na Formnextu 2025. jasno prikazuju pristup duž cijelog procesnog lanca: kućište razdjelnika Al-Sc za gorivne ćelije, optički nosač izrađen LPBF-om za satelite, eksperimentalni sustav od 2 kW LCoS za slobodno oblikovane profilne zrake, kao i LPBF strukture s podesivom poroznošću.
Kod selektivnog laserskog sinteriranja (SLS) fokus je na razvoju procesa za nove materijale. Fleksibilne laboratorijske postavke na Fraunhofer ILT već mogu obraditi najmanje količine praha, primjerice vrlo meke, termoplastične poliuretane (TPU) i polimere s memorijom oblika. Cilj je ciljano kontrolirati svojstva i utvrditi robusne parametre za nove primjene, kao i za serijsku proizvodnju.
»Mi razmišljamo o aditivnoj proizvodnji iz perspektive funkcije dijela, povezujemo materijal, proces i podatke, smanjujemo troškove po dijelu i povećavamo kvalitetu i dostupnost. Smatramo se rješavaocima problema i razvojnim inženjerima procesa, od ideje do stabilne proizvodnje kod industrijskog partnera«, dodaje Lantzsch.
Wolframovi dijelovi za fuzijsku energiju
Plazmom izloženi dijelovi u fuzijskim reaktorima, poput ojačanja reaktorske stijenke, moraju izdržati ciklične toplinske opterećenja do oko 20 MW/m² i jake zračenja. Za ove ekstremne uvjete praktički je jedini prikladan materijal čisto tungsten. Međutim, dosad materijal nameće jednostavne geometrije i složene spojeve. Različito toplinsko širenje uzrokuje neuspjeh lemljenih spojeva pod termičkim ciklusima, a trajnost i dostupnost postrojenja pate.
Projekt DURABLE se upravo ovdje fokusira: Aditivni procesi omogućuju monolitne ili višematerijalne komponente od volframa i legure bakra s kontinuiranim toplinskim putem umjesto kritične zone spajanja. Ključna je vođenje procesa: nova sustavna tehnologija i parametarski prozori dovode u PBF-LB/M do gotovo bezpukotnih, visoko gustih volframskih struktura. Tako postaje moguća složena geometrija s konformnim hlađenjem.
»Korist leži u dužem vijeku trajanja komponenti, manje naknadnog rada i manjem riziku na spojevima, što je preduvjet za produženje intervala održavanja i smanjenje troškova po satu rada«, kaže Niklas Prätzsch, voditelj grupe za LPBF-proces i sistemsku tehnologiju na Fraunhofer Institutu za lasersku tehnologiju ILT.
Optimizacija površina u jednom koraku
Novi revolucionarni pristup slijedi Viktor Glushych, voditelj odjela za premazivanje LMD i toplinsku obradu na Fraunhofer ILT za ekstremno visok brzi laserski nanosi zavarivanja (EHLA). Ovaj postupak brzo i štedljivo premazuje, no u većini slučajeva potrebna je obrada rezanjem. "Simultano premazivanje i valjanje" (SCaRB) povezuje EHLA s valjanjem u jednom koraku. Dok je naneseni sloj još topao, valjkasto oruđe prolazi preko nastale površine, plastično je komprimira i zaglađuje vrhove hrapavosti.
Tako nastaje gusta, napetostima otporna površinska sloj s visokom kvalitetom površine bez trošenja i bez dodatnog brušenja.
»To štedi vrijeme, alate i materijal«, objašnjava Glushych prednosti. »Istovremeno, SCaRB može ciljano utjecati na mikrostrukturu i unutarnje napetosti. To poboljšava otpornost na trošenje i koroziju te povećava otpornost na umor obloženih dijelova.« Na Formnextu, Fraunhofer ILT prikazuje EHLA demonstrator za valjanje koji omogućava da se kombinirani proces prati uživo.
PFAS-besplatne višematerijalne prevlake
Osim čistih metalnih slojeva, mogu se primijeniti i višeslojni slojevi od sličnih materijala. Ovdje se EHLA postupak za metalne slojeve kombinira s aplikacijom PEEK sloja za proizvodnju funkcionalnih kompozitnih slojeva. PEEK je fluorom slobodan visokoučinkoviti polimer i atraktivna alternativa PFAS premazima.
»Novost se sastoji u korištenju ostatne topline iz EHLA-procesa za topljenje deponiranog PEEK sloja u neposrednom sljedećem koraku. Za to se koristi tehnologija mlaznica razvijena na Fraunhofer ILT-u, koja omogućava homogenu primjenu. Ovaj hibridni slojni sustav objedinjuje svojstva dvaju individualno podešavajućih funkcionalnih slojeva«, objašnjava Rebar Hama-Saleh Abdullah, znanstveni suradnik na Fraunhofer ILT-u.
Metalni EHLA sloj može se koristiti kao zaštitni sloj od korozije (npr. u klipovima), kao sloj za nužnu upotrebu (npr. u vjetroturbinama) ili kao toplinski provodljivi međusloj. Na njega naneseni PEEK sloj, ovisno o dodatku aditiva, služi kao sloj protiv lijepljenja, klizni sloj ili kao dodatna zaštita od korozije. "Prionjivost između metala i polimera postiže se međusobnim povezivanjem plastike s grubom površinom koja je ciljano unesena u EHLA postupku", kaže dr. Christian Vedder, voditelj odjela za površinsku tehnologiju i oblikovno uklanjanje u Fraunhofer ILT.
Ispisani senzori, inteligentne komponente
Kod aditivne proizvodnje dijelovi se stvaraju sloj po sloj. Tako postaju dostupna područja koja nisu dostupna izvana. Na tome se temelji pristup uvođenju senzora izravno u metalne dijelove, poput ispisanih mjernih traka u LPBF dijelovima. Slojevi senzora nastaju putem inkjet, aerosolnog mlaza ili tampon tiska; mogu se nanositi tijekom ili nakon izrade i precizno postaviti. Tako proizvedeni pametni dijelovi pružaju, na primjer, podatke u stvarnom vremenu o opterećenju, deformaciji ili početku stvaranja pukotina.
»Ovi senzori nalaze se točno tamo gdje su podaci najkorisniji, čak i u zonama koje bi bile nedostupne konvencionalnom proizvodnjom«, ističe dr. Samuel Moritz Fink, voditelj grupe za tankoslojne procese na Fraunhofer ILT. »To omogućuje praćenje stanja tijekom korištenja, prediktivno održavanje i veću operativnu sigurnost. Istovremeno se smanjuje složenost sustava, jer se mogu izostaviti odvojene konstrukcije, kablovi ili vanjske mjernae točke. Ciljne industrije uključuju zrakoplovstvo, energetiku i strojogradnju.«
Rješavači problema i razvijači procesa
Središnji izazovi za tvrtke u metalnom AM-u sastoje se od visokih troškova po komadu, složenog razvoja aplikacija i kvalifikacije odnosno certifikacije procesa za serijsku proizvodnju. Upravo tu se fokusira portfelj Fraunhofer ILT-a. Prepoznaje uska grla, razvija stabilne procese i brzo uvodi aplikacije u proizvodnju od prvog funkcionalnog uzorka do robusne proizvodnje kod kupca.
»Novi materijali su ključ za korištenje posebnih prednosti SLS-a, odnosno maksimalne slobode dizajna i slobode od potpornih struktura, u sve više industrija. S našim modificiranim strojevima možemo učinkovito kvalificirati ove materijale i time prevladati problem kokoši i jaja u industrijskim postrojenjima«, objašnjava Vera Rothmund iz grupe za razvoj aplikacija u Fraunhofer ILT-u.
»U Fraunhofer ILT-u se smatramo partnerima industrije: razvijamo prilagođene procese i tehnologije kako bismo zajednički s tvrtkama riješili središnje izazove u metalnom 3D tisku – od produktivnosti, preko osiguranja kvalitete do ekonomičnosti«, kaže dr. Thomas Schopphoven, voditelj odjela za lasersko zavarivanje na Fraunhofer ILT-u.
Fraunhofer ILT na Formnext 2025 na zajedničkom štandu Fraunhofer D31 u dvorani 11.
Kontakt:
