COMBILASER Combinatie van laseradditieven, lasersubtractieve en andere laserprocessen voor verbeterde functionele onderdeelen-karakteristieken (COMBILASER)

De ambitie van dit project is het creëren van een nieuw ‘hybride' proces dat nieuwe AM-toepassingen genereert en de nood aan bijkomende nabewerkingsprocessen vermindert.

UITDAGING

De productiesnelheid is een belangrijke factor bij Additieve Productie (AM). Vaak heeft het verhogen van de productiviteit echter een negatieve impact op de inwendige (densiteit) en uitwendige (ruwheid) productkwaliteit.

Componenten op poederbasis geproduceerd door laser-AM hebben traditioneel een inferieure oppervlakteruwheid (Ra > 10-15µm) in vergelijking met conventioneel geproduceerde componenten. En kunnen eventueel nog poreus zijn. Ook microkenmerken (bijv. gaten met d< 400µm) zijn moeilijk te produceren. Tot slot zijn ook de resolutie en nauwkeurigheid lager dan bij de meeste machinale processen.

Bij het verhogen van de productiviteit komen deze procesbeperkingen nog duidelijker tot uiting. Bijgevolg zijn vaak secundaire processen (bijvoorbeeld frezen, slijpen en verdichten via isostatisch persen) nodig om de kwaliteit te verbeteren. Wat uiteraard zowel tijd als geld kost en de productiviteit opnieuw verlaagt. Het zou dus een enorm voordeel zijn als we nabewerkingen kunnen vermijden.

DOELSTELLINGEN

Het CombiLaser project wil de productiviteit van AM op poederbasis verbeteren. En de hoger beschreven negatieve impact op de kwaliteit tot een minimum beperken. Het wil dit bereiken door binnen dezelfde AM-machine additieve en subtractieve lasertechnologieën te combineren. Dit nieuwe ‘hybride’ proces zal nieuwe AM toepassingen genereren en de nood aan bijkomende nabewerkingsprocedures verkleinen.

In lijn met de ambities van het onderzoeksprogramma Additive manufacturing for serial production zijn de belangrijkste doelstellingen het verbeteren van de robuustheid, het verhogen van de productiviteit en het verleggen van grenzen:

1. Verbetering van de robuustheid door reducering van de porositeit (minstens 16x minder)
2. Verhoging van de productiviteit en dus een vermindering van de kosten door
   • het SLM proces te versnellen door de markeringstijd met factor 2 te verlagen via het gebruik van speciale optische technieken en scanningstrategieën voor standaard-precisieproducten;
   • Eliminatie van de nood aan nabewerkingsprocessen voor hoge-precisieproducten.
3. Verlegging van grenzen door een verbeterd proces dat AM componenten met een hogere nauwkeurigheid en betere resolutie vervaardigt door:
   • Het reduceren van de ruwheid (10x minder) van AM componenten;
   • Het verbeteren van de precisie en kwaliteit van de interne kenmerken van AM componenten, waardoor het in-situ vervaardigen van kleine gaten (minder dan 50 µm) en ribbels of complexe holtes mogelijk wordt.

ECONOMISCHE WAARDE

De hoger vermelde doelstellingen zullen belangrijke industriële productverbeteringen genereren, namelijk:

• verhoogde efficiëntie van koelkanalen of vloeiende kanalen in het algemeen;
• verbeterde vormgeving, verkorte levertijd en gereduceerde kostprijs van producten;
• de mogelijkheid om kleine gaten te produceren, bijvoorbeeld voor zeven of optische vezelaansluitingen;
• de mogelijkheid om materialen te vervaardigen die door de vorming van gaten of scheuren moeilijk gemaakt zouden kunnen worden door SLM alleen;
• verhoogde betrouwbaarheid.

Er worden voordelen verwacht voor:

• Lucht- en ruimtevaart, auto-industrie, medische sector, productie van toestellen en machines, vervaardiging van gereedschappen en mallen;
• AM-gereedschapsmakers profiteren van een betere software en nieuwe concepten;
• AM-dienstverleners zullen betere en goedkopere producten met geïntegreerde nabewerking kunnen aanbieden;
• Leveranciers van AM-materialen profiteren van het ruimere aanbod van materialen;
• Eindgebruikers genieten van betere en goedkopere producten en een ruimere keuze aan materialen en functionaliteiten.