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Laser CUSING® – 3D Metall drucken

www.concept-laser.de

www.concept-laser.deSeite 2 | Hofmann Innovation Group

Agenda: Laser CUSING® – 3D Metall drucken

Seite 2 | Hofmann Innovation Group

· Vorstellung: Concept Laser GmbH – Laser CUSING® Technologie

· Branche: Formen – und Werkzeugbau, Luftfahrt, Dental, Medical, Schmuck

· Hyridbauweise / Grundlagen der Kühlkanalauslegung

· Überprüfung der Konstruktion mittels Strömungssimulation

· Qualitätskontrolle mittels Wärmebildkamera

· Konstruktionsbeispiele

· Serielle Kühlung / Parallelkühlung / Flächenkühlung

· Sonstige Anwendungsbeispiele

Concept Laser

· Gegründet 2000

· 85 Mitarbeiter

· Führender Hersteller im Bereich Laseranlagen zur Metallpulververarbeitung

· Entwicklung der LaserCUSING® Technologie

· Entwicklung und Vertrieb der Maschinen Mlab cusing, M1 cusing, M2 cusing und Xline 1000R

Concept Laser GmbHAn der Zeil 8

D 96215 LichtenfelsT +49 (0) 9571 / 949-238F +49 (0) 9571 / 949-239

Concept Laser

Concept Laser - Branchenlösungen

Automotive

Medical

Jewelry Aerospace

MoldDental

Für den Formen- und Werkzeugbau:

· Auslieferung von optimal gekühlten Werkzeugen → Wettbewerbsvorteil durch innovative Technologien

· Durch die unbegrenzten Gestaltungsmöglichkeiten der Kühlkanäle ist die Oberflächentemperatur der Formkontur genau definierbar

Branche: Formen- und Werkzeugbau

Hyridbauweise

Technologie Hybridbauverfahren

· Auf einen Grundkörper aus Stahl, wird die formgebende Restgeometrie, inkl. Kühlkanal mittels LaserCUSING®

„aufgeschweißt“

· Diese Mischbauweise hat sich in vielen Fällen als die schnellste und wirtschaftlichste Lösung erwiesen

· Das Hybridbauverfahren wurde von Concept Laser entwickelt und patentiert

Quelle: Siegfried Hofmann Werkzeugbau GmbHQuelle: Siegfried Hofmann Werkzeugbau GmbH

Parallel- und Oberflächenkühlung

Technologie Parallel- und Oberflächenkühlung

· Optimierte Kühlkanalauslegung mit gezielter lokaler Temperaturänderung

· Entfall toter Strömungszonen → Keine Kühlwasseraufwärmung → dynamische und gleichmäßige Kühlung

· Kühlung 2 -3 mm an der Formkontur

· Das Verfahren wurde vom Siegfried Hofmann Werkzeugbau GmbH entwickelt und patentiert

Strömungssimulation

Konstruktionssoftware CATIA/ AutoCAD/ Unigraphics

Konstruktion des Werkzeugeinsatzes und Ausarbeitungder Kühlkanalauslegung → Simulation derStrömungsverhältnisse

· Moldex 3d· Flowmerics

· Moldflow

Überprüfung der Konstruktion mittels Strömungssimulation

Qualitätskontrolle mittels Wärmebildkamera

Konstruktionsbeispiele

Durch Cusing-Einsätze war es nicht mehr notwendig Geometriebereiche im Einsatz vorzuhalten um die Zylinderflächen konturgetreu abzubilden (eine unrunde Vorhaltung wurde überflüssig!).

Konstruktionsbeispiele – Serielle Kühlung

Werkzeugeinsatz mit konturnaher Kühlung

· Größe: 52 x 60 x 82 mm

· Material: CL 50WS (1.2709)

· Härte: 52 HRC

Quelle: Siegfried Hofmann Werkzeugbau GmbH

Werkzeugeinsatz mit Kühlkanal und mittige Bohrung

Zur Ausbringung von Trennmittel

· Größe: L = 100mm / Ø 4,5 mm

· Härte: 52 HRC

· Konturgetreuer Verlauf der Kühlkanäle

· Optimale Temperaturführung an der Fasson

· Reduzierung des temperaturbedingten Verzugs

· Größe: 52 x 60 x 95 mm

· Härte: 52 HRC

Formeinsatz mit konturnaher Kühlung

· Größe: 40 x 50 x 130 mm

· Härte: 52 HRC

Konstruktionsbeispiele – Flächenkühlung

Seite 19 | Hofmann Innovation Group www.concept-laser.de

Werkzeugeinsatz mit patentierter Oberflächenkühlung

· Größe: 100 x 135 x 47 mm

· Härte: 52 HRC

Konstruktionsbeispiele - Parallelkühlung

Werkzeugeinsatz mit patentierter Parallelkühlung

· Stegbreite: 4,5 mm

· Härte: 52 HRC

· Volumenstrom: 280 l/h bei einer Druckdifferenz von 1 bar

Werkzeugeinsatz für Aluminium-Druckguss

· Abstand der Kühlung zum Artikel: 1,45 mm

· Druck im Werkzeug: 1000 Bar

· Schmiernuten im LaserCUSING® -Prozess mit eingebracht

· Kühlung in Parallelschaltung

· Abstand der Kühlung zum Artikel: 1,5 mm

Vorteile durch die LaserCUSING®- Technologie:

· Realisierung einer konturnahe Kühlung möglich

→ Reduzierung der Zykluszeit von 24 s auf 18 s = 25%→ Reduzierung der Stückkosten

→ Wettbewerbsvorteil

→ Weniger Verzug am Artikel → Bessere Produktqualität

→ Wettbewerbsvorteil

konventionell generativ

Quelle: G Plast Ltd.

· Hybrideinsatz für KFZ Lampenfassung

· Zu- und Ablauf ø 8 mm

· Verbindung in der Parallelkühlung

· 15 Stück (oval 2,2 x 1,5 mm)

Konstruktionsbeispiele - Serielle Kühlung

Schrägschiebereinsatz mit konturnaher Kühlung

· Größe: 50 x 60 x 90

· Härte: 52 HRC

Technologie Fassonstifte

· Fassonstift mit integrierter Luftkühlung

· Große Kühlfläche für idealen Wärmeübergang

· Maximale Kühlwirkung am vorderen Ende des Formstifts

· Maximale Festigkeit und Steifigkeit der Formstifte durch die einteilige Struktur von Wendel und Formstift

· Das Verfahren wurde vom Siegfried Hofmann Werkzeugbau GmbH entwickelt und patentiert

Technologie Fassonstifte

Fallbeispiel 1: Komponente eines Sauerstoff-Versorgungssystems

Flugzeug: Eurofighter Typhoon

Kunde: DAe Systems GmbH

Stückzahl: ca. 100 pro Jahr

Anforderungen an die Komponente:

· Qualitätskontrolle bei 200 bar Betriebsdruck

· Qualitätskontrolle bei 400 bar Berstdruck

Concept Laser – Aerospace

Quelle: www.eads.net

www.concept-laser.dePage 29 | Hofmann Innovation Group

· Conventional aluminum bracket 332 g

· LaserCUSING® titanium CL 41TI Eli (TiAl6V4 ELI) bracket

Weight saving

16 brackets per ac Weight saving per ac 2.240 g

Source TU Hamburg HarburgSource TU Hamburg Harburg

Concept Laser – Aerospace 2

· Conventional aluminum bracket

1.142 g

· LaserCUSING® titanium CL 41TI Eli (TiAl6V4 ELI) bracket

Weight saving

15 brackets per ac Weight saving per ac 6.620 g

Source: TU Hamburg Harburg

Quelle TU Hamburg Harburg

Concept Laser – Aerospace 3

Concept Laser – Automotive

Fallbeispiel 1: Blechteile für die Prototypenentwicklung

Fertigungsanlage: M2 cusingLaser: Faserlaser 200 W

Werkstoff: CL 20ES (1.4404)

Kunde: Daimler AG

Vorteile der lasergenerierten Komponente:

· Wegfall von Umform- und Prägewerkzeuge in der Entwicklungsphase

· Erste Teile aus Werkzeugen haben einen höheren Reifegrad

· Werkzeugänderungskosten entfallen

· Kosten- und Zeiteinsparung Quelle: Daimler AG

Concept Laser – Automotive

Fallbeispiel 2: Auspuffkrümmer für den Rennsport

Fertigungsanlage: M2 cusingLaser: Faserlaser 200 W

Werkstoff: CL 31AL

Vorteile der lasergenerierten Komponente:

· Verkürzte Entwicklungszeit und deutlich geringere Kosten durch Einsparung konventioneller Prozesse

· Bauteil aus Serienwerkstoff mit entsprechenden Werkstoffeigenschaften

· Nach dem Bauprozess direkter Einbau in das Testfahrzeug möglich!

Quelle: Daimler AG

Fallbeispiel 3: Werkzeugeinsatz mit konturnaher Kühlung im Aludruckgussbereich

Fertigungsanlage: M3 linearLaser: 100 D

Werkstoff: Warmarbeitsstahl CL 50WS (1.2709)

Maschinenkunde: ae group AG

Messbare Vorteile durch konturnahe Kühlung:

· Wesentlich verbesserte Produktqualität durch die Reduzierung von Lunkerbildung.

· 50% weniger Ausschussteile bezogen auf das anvisierte Fehlermerkmal.

· Verzug am Gussteil deutlich verringert.

· Zeit- und Kosteneinsparung.

Concept Laser – AutomotiveQuelle: ae group AG

Case study: MUGETO® - hip stem implant

Machine: M2 cusing Laser: fiber laser 200 WMaterial: rematitan® CL

Industry: implantology

Customer: Fraunhofer IWU

Advantage of the metal additive manufactured part:

Integration of new functions like:

· Macroporous surface structures for an improved boneingrowth

· Volume structures to adopt the stiffness of the implant

· Integrated channels that can be used for instance as a local drug storage

Concept Laser – Medical

Concept Laser – Dental

· Standardisierte Fertigung von Dentalteilen mitkonstant hoher Qualität

· Herstellung von komplexen und filigranenZahnimplantaten und Zahnersatz nach

individuellen Kundenansprüchen

· CE-zertifizierte Werkstoffe für die Anwendungen in der Dentaltechnik

Quelle: LAC – Laser Add Center GmbH

Fallbeispiel 1: Modellguss

Maschine: M2 cusingLaser: Faserlaser 200 W

Material: remanium® star CL

Kunde: LAC – Laser Add Center GmbH

Vorteile von mit LaserCUSING® hergestellten abnehmbaren Teilprothesen:

· Sehr viel filigranere Spangen mit ausreichendmechanischen Eigenschaften können hergestellt

werden → größerer ästhetische Vorteil und Nutzen fürden Patienten

Arbeitszeitersparnis auf 0,5 Stunden

· Verkürzung der Auslieferungszeit auf 1-2 Werktage

· Wirtschaftliche Herstellung möglich

Fallbeispiele

Quelle: LAC - Laser Add Center GmbH

Fallbeispiel 2: Geschiebe

Maschine: Mlab cusingLaser: Fiber laser 100 W

Material: remanium® star CL

Kunde: Unicim

Vorteile eines lasergeschmolzenen Geschiebes im

Vergleich zu einem gefrästen Geschiebe am Beispiel

des Geschiebes Mini-SG PLUS:

- Beim gefrästen Objekt zeichnen sich Fräsbahnen ab, beim generativ gefertigten Objekt zeichnen sich

Schichten ab.

Beide Objekte müssen nachgearbeitet werden.

Fallbeispiele

Labialansicht der Implantatkronen: links subtraktiv, rechts additiv gefertigt

Sicht auf die für den Riegel benötigte Rille

Fallbeispiele

- Im Hinblick auf die Passgenauigkeit lassen sich beide Kronen ohne Anpassungsarbeiten satt und spielfrei auf

das Implantat-Interface schieben.

- Beim LaserCUSING® Objekt kann die Matrize des Geschiebes perfekt aufgedrückt werden und bietet

bereits die gewünschte Friktion.

Versuche das gefräste Geschiebe auf der Matrize zu

platzieren schlagen fehl.

Ursache:

Beim Fräsen verbleibt in der Winkelspitze Restmaterial, wenn ein rechter Winkel mit einem 1mm (Radius 0,5mm)

Werkzeug gefräst wird. Da bei der Originalmatrize die Winkelspitze vorhanden ist, wird ein korrektes Platzieren

beider Teile unmöglich.

LaserCUSING® Material CL 20ES

· Edelstahl 316L (1.4404)

· Schmuck und Uhrenanwendungen

· Scharniere können während des Verfahrens in einem Fertigungsschritt hergestellt werden

· Hohe Dichte, einfach zu polieren

Concept Laser - Schmuck

Source: DENTAURUM

Quelle: Grown at Legor Group S.p.A. Design by Beatriz Biagi

LaserCUSING® Material CL 80CU

· Bronzepulvermaterial

· Hohe Dichte

· Einfach zu polieren und höhere Härte als Silberlegierungen

· Nutzung als Urmodell für die Massenproduktion

Concept Laser - Schmuck

Source: DENTAURUM

Quelle: Legor Group S.p.A. Design by Beatirz bBiagi

Für weitere Fragen stehen wir Ihnen gernezur Verfügung.

Concept Laser GmbHAn der Zeil 8

D 96215 LichtenfelsT +49 (0) 9571 / 949-238F +49 (0) 9571 / 949-249

Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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