Fraunhofer Laser Teknolojisi Enstitüsü, 30 yılı aşkın bir süredir metalik eklemeli üretimi çığır açan sistem ve süreç yenilikleri ile şekillendiriyor. 18-21.11.2025 tarihleri arasında Formnext'te, Salon 11, Stand D31'de, merkezi sektör engellerine yönelik kapsamlı portföyünü sunuyor; bu portföy maliyetleri düşürüyor, yeniden işleme ihtiyacını azaltıyor ve bileşenleri daha dayanıklı hale getiriyor: Yüksek mukavemetli tungsten bileşenlerden, füzyon uygulamalarında aşırı yüklenmiş bileşenler için çoklu malzeme yaklaşımlarına, zaman ve enerji tasarrufu sağlayan yüksek verimli eşzamanlı kaplama ve son işleme süreçlerine kadar, metal bileşenleri akıllı hale getiren basılı sensörler gibi akıllı yapılar.
"Her ne olursa olsun, demonstratör veya seri, Fraunhofer ILT'deki geliştirmelerin amacı genellikle süreçleri daha hızlı ve daha sağlam bir şekilde tasarlamak ve parça kalitesini güvence altına almaktır," diyor Dr. Tim Lantzsch, Fraunhofer ILT'de Lazer Toz Yatak Füzyonu (LPBF) bölüm başkanı.
Formnext 2025'teki sergiler, tüm süreç zinciri boyunca yaklaşımı net bir şekilde ortaya koymaktadır: Yakıt hücreleri için bir Al-Sc dağıtım kasası, uydular için LPBF ile üretilmiş bir optik taşıyıcı, serbest şekillendirilebilir ışın profilleri için bir 2-kW-LCoS deneme düzeneği ve ayarlanabilir poroziteye sahip LPBF yapıları.
Seçici Lazer Sinterleme (SLS) sürecinde, yeni malzemeler için süreç geliştirmeye odaklanılmaktadır. Fraunhofer ILT'deki esnek laboratuvar tesisleri, çok yumuşak termoplastik poliüretanlar (TPU) ve şekil hafızalı polimerler gibi en küçük toz miktarlarını işleyebilmektedir. Amaç, özellikleri hedefli bir şekilde kontrol etmek ve yeni uygulamalar ile seri üretim için sağlam parametreler belirlemektir.
"Biz, bileşen fonksiyonundan itibaren Eklemeli Üretimi düşünüyoruz, malzeme, süreç ve veriyi birleştiriyoruz, parça başına maliyetleri azaltıyor ve kalite ile kullanılabilirliği artırıyoruz. Fikirden endüstri ortağında istikrarlı üretime kadar sorun çözücü ve süreç geliştirici olarak kendimizi görüyoruz," diye ekledi Lantzsch.
Tungsten bileşenleri füzyon enerjisi için
Plazma maruziyetine maruz kalan parçalar, örneğin reaktör duvarının takviyesi, yaklaşık 20 MW/m²'ye kadar döngüsel ısı yüklerine ve güçlü radyasyona dayanmak zorundadır. Bu aşırı sınır koşulları için pratikte yalnızca saf tungsten uygundur. Ancak şu ana kadar malzeme, basit geometrileri ve karmaşık bağlantı noktalarını zorunlu kılmaktadır. Farklı ısı genleşmesi, lehim bağlantılarının termal döngüler altında başarısız olmasına neden olmakta, bu da hizmet ömrünü ve tesisin kullanılabilirliğini olumsuz etkilemektedir.
DURABLE projesi tam burada devreye giriyor: Eklemeli süreçler, kritik bir bağlantı bölgesi yerine sürekli ısı yolu ile tungsten ve bakır alaşımından monolitik veya çok maddeli bileşenler üretmeyi mümkün kılıyor. Süreç yönetimi belirleyici bir faktördür: yeni sistem teknolojisi ve parametre pencereleri, PBF-LB/M'de neredeyse çatlak içermeyen, yüksek yoğunlukta tungsten yapıları elde edilmesini sağlıyor. Böylece karmaşık geometrilerle uyumlu soğutma mümkün hale geliyor.
"Fayda, daha uzun parça ömrü, daha az yeniden işleme ve bağlantı noktalarında daha düşük riskte yatmaktadır; bu, bakım aralıklarını uzatmak ve işletme saati başına maliyetleri düşürmek için bir gerekliliktir," diyor Niklas Prätzsch, Fraunhofer Lazer Teknolojisi Enstitüsü ILT'de LPBF süreç ve sistem teknolojileri grup lideri.
Yüzeyleri tek adımda optimize etmek
Viktor Glushych, grup lideri LMD kaplama ve ısıl işlem alanında, Fraunhofer ILT'de, aşırı yüksek hızlı lazerle kaplama (EHLA) için yeni bir çığır açan yaklaşım izliyor. Bu yöntem hızlı ve kaynak tasarruflu bir şekilde kaplama yapıyor, ancak çoğu durumda bir talaşlı işleme gereklidir. "Eşzamanlı Kaplama ve Rulo Parlatma" (SCaRB), EHLA'yı tek bir işlem adımında rulo parlatma ile birleştiriyor. Uygulanan tabaka hala sıcakken, bir rulo aracı oluşan yüzeyin üzerinden geçiyor, plastik olarak yoğunlaştırıyor ve pürüzlülük zirvelerini düzeltiyor.
Böylece, aşındırma olmadan ve ek bir işleme olmadan yüksek yüzey kalitesine sahip, yoğun, basınca dayanıklı bir yüzey tabakası oluşur.
"Bu, zaman, alet ve malzeme tasarrufu sağlar," diye açıklıyor Glushych avantajları. "Aynı zamanda SCaRB, mikro yapıyı ve iç gerilmeleri hedefli bir şekilde etkileyebilir. Bu, kaplanmış bileşenlerin aşınma ve korozyon direncini artırır ve yorulma dayanımını yükseltir." Formnext'te Fraunhofer ILT, bu kombineli süreç yönetimini canlı olarak gösteren bir EHLA-Rollieren demonstratörü sergiliyor.
PFAS-free multi-material coatings
Saf metal tabakalarının yanı sıra, farklı malzemelerden oluşan çok katmanlı tabakalar da uygulanabilir. Burada, metal tabakalar için EHLA yöntemi, fonksiyonel kompozit tabakaların üretilmesi için bir PEEK tabakasının uygulanmasıyla birleştirilmiştir. PEEK, flor içermeyen yüksek performanslı bir polimerdir ve PFAS kaplamalarına çekici bir alternatif sunar.
"Yenilik, EHLA sürecinden elde edilen atık ısının, hemen ardından yerleştirilen bir PEEK tabakasını eritmek için kullanılmasında yatmaktadır. Bunun için, homojen bir uygulama sağlayan Fraunhofer ILT tarafından geliştirilen bir nozul teknolojisi kullanılmaktadır. Bu hibrit kaplama sistemi, iki ayrı ayarlanabilir fonksiyonel tabakanın özelliklerini birleştirmektedir," diyor Fraunhofer ILT'de araştırmacı olan Rebar Hama-Saleh Abdullah.
Metalik EHLA katmanı, korozyon koruma katmanı (örneğin pistonlarda), acil durum çalışması katmanı (örneğin rüzgar türbinlerinde) veya ısı iletken ara katman olarak kullanılabilir. Üzerine uygulanan PEEK katmanı, katkı maddelerinin eklenmesine bağlı olarak anti-yapışma katmanı, kayma katmanı veya ek bir korozyon koruma katmanı olarak hizmet eder. "Metal ve polimer arasındaki yapışma kuvveti, plastik malzemenin EHLA yöntemiyle hedeflenen pürüzlü yüzeyle kilitlenmesiyle sağlanır," diyor Fraunhofer ILT'den Yüzey Teknolojisi ve Şekil Alma Departmanı Müdürü Dr. Christian Vedder.
Baskı sensörleri, akıllı bileşenler
Katman katman üretilen parçalar, eklemeli üretim sırasında oluşur. Bu, dışarıdan erişilemeyen alanların erişilebilir hale gelmesini sağlar. Bu yaklaşım, sensörlerin doğrudan metal parçalara entegre edilmesine dayanır; örneğin, LPBF parçalarına basılmış gerilme ölçüm bantları. Sensör katmanları, mürekkep püskürtme, aerosol püskürtme veya tampon baskı ile üretilir; bunlar, inşa sırasında veya sonrasında uygulanabilir ve hassas bir şekilde yerleştirilebilir. Bu şekilde üretilen akıllı parçalar, örneğin yük, deformasyon veya başlayan çatlak oluşumu hakkında gerçek zamanlı veriler sağlar.
"Bu sensörler, verilerin en çok fayda sağladığı yerlerde, geleneksel üretimle erişilemeyen bölgelerde bile yer alıyor," diyor Dr. Samuel Moritz Fink, Fraunhofer ILT'de İnce Film Süreçleri Grup Lideri. "Bu, kullanımda durum izleme, öngörücü bakım ve daha fazla işletme güvenliği sağlar. Aynı zamanda, ayrı yapılar, kablolar veya harici ölçüm noktalarının ortadan kalkmasıyla sistem karmaşıklığı azalır. Hedef sektörler, havacılık ve uzaydan enerjiye kadar makine mühendisliğini kapsar."
Sorun çözücü ve süreç geliştirici
Metal AM'deki merkezi zorluklar, yüksek parça maliyetleri, karmaşık uygulama geliştirme ve süreçlerin seri üretim için nitelendirilmesi veya sertifikasyonu ile ilgilidir. İşte burada Fraunhofer ILT'nin portföyü devreye giriyor. Dar boğazları tespit ediyor, stabil süreçler geliştiriyor ve uygulamaları ilk işlevsel prototipten müşteride sağlam üretime hızlı bir şekilde taşıyor.
Yeni malzemeler, SLS'nin özel güçlerini, yani maksimum tasarım özgürlüğü ve destek yapısı özgürlüğünü, giderek daha fazla sektörde kullanılabilir hale getirmenin anahtarıdır. Modifiye edilmiş makinelerimizle bu malzemeleri verimli bir şekilde nitelendirebilir ve böylece endüstriyel tesislerin tavuk-yumurta sorununu aşabiliriz, diyor Fraunhofer ILT'deki Uygulama Geliştirme grubundan Vera Rothmund.
Fraunhofer ILT olarak kendimizi sanayinin bir ortağı olarak görüyoruz: Metal 3D baskıdaki merkezi zorlukları - verimlilikten kalite güvencesine ve ekonomikliğe kadar - şirketlerle birlikte çözmek için özel süreçler ve teknolojiler geliştiriyoruz, diyor Fraunhofer ILT'deki Lazerle Toz Kaynağı bölüm başkanı Dr. Thomas Schopphoven.
Fraunhofer ILT, Formnext 2025'te Fraunhofer ortak standı D31'de, Salon 11'de.
İletişim:
