Mit Strahlformung in die nächste Ära der additiven Fertigung

APRIL 15, 2025 | Lesezeit: 5 min

Die Branche der additiven Fertigung (AM) mit Metall steht vor einer neuen Phase – einer Phase, in der Produktivitäts- und Effizienzsteigerungen nicht mehr durch herkömmliche Gaußsche Strahlprofile eingeschränkt werden. Stattdessen wird die Technologie der dynamischen Strahlformung, die auf der nLIGHT AFX®-Laserinnovation basiert, Grenzen überwinden und neue Maßstäbe setzen.

Für AM-Hersteller, die Metalllösungen von EOS und AMCM einsetzen, ist diese Innovation nicht nur eine technische Verbesserung – sie ist ein Wettbewerbsvorteil. Die Strahlformung sorgt für höhere Produktivität, verbesserte Prozessstabilität und erweiterte Materialmöglichkeiten. Doch wie funktioniert sie und warum ist sie so wichtig? Schauen wir uns das einmal genauer an.

Die Revolution der Strahlformung: Mehr als nur mehr Laser

Die Industrie strebt seit langem eine höhere Produktivität an, indem sie die Anzahl der Laser in AM-Systemen erhöht. Dies steigert zwar die Produktionsraten, erhöht aber auch die Betriebskosten und den Wartungsaufwand. Die Strahlformung bietet jedoch einen alternativen Ansatz, der die Lasereffizienz steigert und die Prozessfenster erweitert, ohne die Betriebskosten zu erhöhen.

Hauptvorteile der Strahlformung bei Metal AM

1. Höhere Produktivität ohne Qualitätseinbußen: Studien haben bestätigt, dass die Strahlformung zu spürbaren Produktivitätssteigerungen führt. Untersuchungen an Inconel 718 zeigten eine um 23 % höhere Baurate im Vergleich zu Gauß-Strahlen, während die Bearbeitung von Edelstahl 316L aufgrund größerer Lukenabstände und höherer Scangeschwindigkeiten um den Faktor zwei beschleunigt wurde.
2. Verbesserte Prozessstabilität und weniger Spritzer: Eine der größten Herausforderungen bei der Pulverschmelz-Laserstrahl-Fertigung (PBF-LB) ist die Erzeugung von Spritzern, die das Pulverbett verunreinigen und die Lebensdauer der Filter verkürzen. Eine Studie des Fraunhofer IAPT ergab, dass die Verwendung eines ringförmigen Strahlprofils Ruß und Spritzer um 75 % reduziert, was zu saubereren Bauteilen und weniger Materialabfall führt.
3. Verarbeitung schwer schweißbarer Werkstoffe: Die Strahlformung ermöglicht die Verarbeitung bisher schwieriger Werkstoffe, darunter Superlegierungen auf Nickelbasis, Werkzeugstähle, ausgewählte Aluminiumlegierungen und Refraktäre . Dies ebnet den Weg für neue Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungsbereich und im industriellen Werkzeugbau, wo fortschrittliche Materialeigenschaften entscheidend sind.
4. Gleichbleibende Teilequalität und reduzierte Nachbearbeitung: Durch die Stabilisierung des Schmelzbades minimiert die Strahlformung die Variabilität von Teil zu Teil und ermöglicht eine bessere Kontrolle der Mikrostruktur. Eine Studie der Technischen Universität München an 316L-Edelstahl ergab, dass ein Ringstrahlprofil das Prozessfenster deutlich erweitert und eine größere Flexibilität bei gleichbleibend hoher Bauteildichte ermöglicht. Dies bedeutet auch weniger Nachbearbeitungsschritte, was unmittelbar die Produktionskosten senkt.
5. Kosteneffizienz durch längere Lebensdauer von Pulver und Filter: Wie EOS im Rahmen eigener Untersuchungen zu IN718 feststellte, reduzierte die Strahlformung den Pulververlust um bis zu 70 % und verringerte die Kondensatbildung um 60 %, was direkt zu einer besseren Materialausnutzung und kürzeren Wartungsintervallen führte. Für EOS-Kunden bedeutet dies geringere Verbrauchskosten, weniger Ausfallzeiten und eine effizientere Nutzung hochwertiger Metallpulver – was zu einer schnelleren Amortisation der Investition führt.

Warum es für EOS-Kunden wichtig ist

Für Hersteller, die Metallbearbeitungslösungen von EOS und AMCM einsetzen, bedeutet die Integration der Strahlformungstechnologie schnellere Produktionszyklen, eine verbesserte Materialeffizienz und geringere Gesamtkosten – ganz ohne kostspielige Mehrlasersysteme.

„Mit der hochmodernen Technologie der nLIGHT AFX-Laser definiert EOS Metal Solutions die Zukunft der additiven Fertigung neu. Wir erweitern die Grenzen der Materialinnovation, steigern die Produktionsgeschwindigkeit erheblich und erreichen Präzisionsniveaus, die einst als unmöglich galten.“
Sebastian Becker, Leiter Produktmanagement Metall bei EOS

Darüber hinaus ist die nahtlose Integration ein entscheidender Vorteil für EOS-Kunden. Die Strahlformung ist so konzipiert, dass sie in bestehende EOS-Workflows integriert werden kann, was bedeutet, dass sie ohne umfangreiche Neuqualifizierung implementiert werden kann. 

Dies gewährleistet einen einfachen Übergang zu höherer Produktivität und besserer Teilequalität, während Ihr vorhandenes Wissen und Ihre Infrastruktur genutzt werden.

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