Subtraktive und Additive Fertigung in einer Maschine
28.05.2020

Dieser vom LZH entwickelte Kopf zum koaxialen Laser-Draht-Auftragschweißen soll als Werkzeug in eine HSC-Fräsmaschine integriert werden. (Foto: LZH)

Additive und konventionelle spanende Prozesse in einer Anlage zusammenführen, das plant das LZH zusammen mit der Hüttmann Werkzeugmaschinen GmbH.

In einem neuen Projekt kombinieren die Projektpartner Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) und die Hüttmann Werkzeugmaschinen GmbH die drahtbasierte Additive Fertigung mit der subtraktiven spanenden Fertigung. Hierzu statten die Partner eine Fräsmaschine mit einer Laseranlage aus. Der in der Anlage enthaltene Laserkopf soll wie andere Werkzeuge automatisch eingewechselt werden können. Durch diese Zusammenführung der additiven und subtraktiven Prozesse, können die Bauteile in einer einzigen Maschine komplett fertig bearbeitet werden. Aufspannungen zwischen den Arbeitsschritten entfallen.

Reparieren von Investitionsgütern

Relevant ist dies nicht nur für neue Bauteile, sondern auch für die Reparatur von Investitionsgütern. Mit der zu entwickelnden Anlage kann die Schadstelle entfernt und durch Auftragschweißen aufgefüllt werden. Schlussendlich wird durch Fräsen die exakte Geometrie wiederhergestellt.

Kombination von Frässpindel und Laser-Draht Bearbeitungskopf

Zur Umsetzung der neuen Fertigungsmaschine statten die beiden Partner eine Hochgeschwindigkeits-Fräsmaschine mit einem Laserbearbeitungskopf zur drahtbasierten Additiven Fertigung aus. Der Kopf ist mit einem Heißdrahtförderer und einer Laserstrahlquelle verbunden und kann als Werkzeug eingewechselt werden. Durch den koaxialen Aufbau von Draht und Laserstrahlung ermöglicht der Bearbeitungskopf das richtungsunabhängige Auftragschweißen. Da bei Laserprozessen die Gefährdungen durch Laserstrahlung besteht, wird auch die Einhausung der Anlage angepasst und lasersicher ausgeführt. Auch die Steuerungstechnik wird so überarbeitet, dass das zusätzliche Werkzeug prozesssicher angesteuert werden kann.

Einsatzgebiete der Additiv-Subtraktiv Fertigungsmaschine

Seitens der Industrie sind die kombinierten Prozesse vor allem für den Formen- und Werkzeugbau interessant. Damit lassen sich komplexe Strukturen, wie zum Beispiel Kühlkanäle oder Hinterschneidungen fertigen, die mit konventionellen Methoden nicht möglich wären. Außerdem ist es möglich, hochwertige Investitionsgütern wie Press- und Stanzwerkzeugen, Formen oder Gesenke mittels des Hybridprozesses zu reparieren.

Das Projekt „Entwicklung einer hybriden Hochgeschwindigkeits-Fertigung: Laser-Draht-Auftragsschweißen und HSC-Fräsen in einer Maschinenumgebung“ wird in Kooperation mit dem niedersächschischen KMU Hüttmann Werkzeugmaschinen GmbH durchgeführt und wird von der NBank aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung gefördert.