Fraunhofer ILT. ha lanciato un nuovo concetto di preriscaldamento LPBF (Laser Powder Bed Fusion) utilizzando VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), materiali di produzione additiva e software avanzato per calcoli accurati dei costi e dei tempi di costruzione per i processi LPBF.
L'Istituto Fraunhofer in Germania gode di una reputazione mondiale, concentrandosi sull'ottica e sulla tecnologia di produzione laser. Dallo sviluppo di nuove sorgenti e componenti del raggio laser alla lavorazione laser industriale, l'istituto ha recentemente proposto soluzioni innovative.
Fino a 2,5kW, preriscaldamento del piano di lavoro, indipendente dall'altezza totale
È in fase di sviluppo il preriscaldamento diretto dello strato di processo, che è un perfetto sostituto dell'attuale concetto di preriscaldamento di GG. Il nuovo concetto è stato sviluppato come parte della produzione di fotonica digitale DPP nel parco di ricerca. L'aspetto più importante di questa tecnologia di preriscaldamento dello strato di processo diretto è l'integrazione di un laser a emissione di superficie verticale (VCSEL) nell'impostazione del laboratorio PBF. Il nuovo processo di riscaldamento utilizza un set di sei barre laser a emissione di superficie a cavità verticale (VCSEL), ciascuna da 400 W, installate nella sala di lavorazione. Emettendo radiazioni infrarosse a 808 nm, l'array può riscaldare il dispositivo a centinaia di gradi Celsius dall'alto durante il processo di costruzione. Le barre possono essere controllate individualmente, rendendo possibile la sequenza di diverse modalità e utilizzando telecamere a infrarossi per monitorare il processo di riscaldamento.
Per testare la tecnologia di riscaldamento VCSEL, l'ingegnere progettista ha prodotto una parte. Secondo i rapporti, la deformazione della parte è stata notevolmente ridotta e la parte è stata riscaldata a 500 ° C. L'uso del riscaldamento VCSEL ha ridotto il gradiente termico e ampliato le tensioni interne per rendere possibile la produzione di componenti più alti, riducendo al minimo il rischio di deformazioni o fessurazioni.
Il nuovo metodo offre anche opportunità per la produzione di materiali speciali difficili da lavorare. Gli ingegneri del progetto prevedono di iniziare a utilizzare composti di alluminio e titanio per i test nel prossimo futuro. Per questo materiale, il metodo VCSEL viene utilizzato per riscaldare il componente a circa 900 ° C. Gli alluminuri di titanio sono comunemente usati nei componenti delle turbomacchine, come la parte a gas caldo dei turbocompressori. Oltre alle turbomacchine, il processo ha anche aperto nuove potenziali applicazioni in altri campi industriali, dove lo stress indotto termicamente nel processo AM deve essere ridotto.