Neue Maßstäbe für die Produktivität von Titanlegierungen mit der EOS M4 ONYX
Sind Sie bereit, Ihre Titananwendungen zu revolutionieren?
3. September 2026 | Lesezeit: 5 Minuten
In der additiven Fertigung von Metallen (AM) führen die traditionellen Regeln für den 3D-Druck von Titan (Ti64) häufig zu unerwünschten Kompromissen. Dazu gehören eine hohe Oberflächenrauheit, das aufwendige manuelle Entfernen der notwendigen Stützstrukturen bei flachen Winkeln und eine Diskrepanz zwischen theoretischen und realen Ergebnissen.
Die EOS M4 ONYX und unser neuer Ti64 60µm Parametersatz verändern dies grundlegend. Diese Entwicklung folgt unserer Philosophie, den Prozess an die Anwendung anzupassen und nicht umgekehrt. Die EOS M4 ONYX ist mehr als nur ein Hardware-Upgrade: Sie vereint die Leistung von sechs Lasern mit intelligenter Software und sprengt die Grenzen des herkömmlichen Laser-Pulverbett-Schmelzens (LPBF). Sie ermöglicht schnellere Fertigungszeiten und herausragende Bauteileigenschaften ohne zeitaufwändige Design- oder Prozessiterationen.
Bessere Verarbeitbarkeit, bessere Oberflächen: Ein neuer Ti64-Prozess
Das Drucken unter flachem Winkel (die Unterseite) stellte traditionell eine große Herausforderung bei der additiven Fertigung von Titan dar. Da Pulver eine deutlich geringere Wärmeleitfähigkeit als massives Metall aufweist, kann das Drucken eines Überhangs über dem Pulverbett zu lokaler Überhitzung führen. In herkömmlichen Verfahren entsteht dadurch ein instabiles Schmelzbad, was wiederum Überhitzung und aufgerollte Kanten zur Folge hat. Diese können den Kontakt mit dem Nachbeschichter erschweren und führen außerdem zu Oberflächenrauheit und dem Einsatz von Stützstrukturen zur Wärmeableitung.
Die EOS M4 ONYX löst dieses Problem durch zuverlässiges Drucken von Titan in flachen Winkeln bis zu 25°–30°, komplett ohne Stützstrukturen. Durch den Wegfall von Stützstrukturen innerhalb definierter Anwendungsgrenzen wirkt sich dies positiv auf Ihren gesamten Workflow aus. Dazu gehören:
- Reduzierter Nachbearbeitungsaufwand: Sie können die Stunden manueller Arbeit einsparen, die traditionell zum Abtrennen hartnäckiger Titanstützen erforderlich sind.
- Niedrigere Kosten pro Teil: Erschließen Sie weitere Einsparungen bei der manuellen Arbeit und schnellere Bearbeitungszeiten, wodurch die Gesamtproduktionskosten gesenkt werden.
- Erweiterte Gestaltungsfreiheit: Ingenieure können komplexe interne Kanäle und leichte Geometrien entwerfen, ohne sich Gedanken über die Zugänglichkeit nach der Fertigstellung machen zu müssen.
Oberflächenqualität: Jenseits der vertikalen Wand
Während die Bearbeitung vertikaler Wände unkompliziert ist, stellt die gleichbleibende Oberflächenqualität von Titan auf komplexen, gekrümmten Geometrien eine notorische Herausforderung dar. Die Lösung ist die automatische Konturparametrisierung. Anstelle statischer Parameter skaliert das System die Lasereinstellungen dynamisch anhand des lokalen Überhangwinkels des Bauteils.
Dadurch lassen sich die Konturparameter entsprechend dem Überhangwinkel anpassen, um stabile Schmelzbäder zu gewährleisten und Überhitzung zu reduzieren, was zu einer verbesserten Oberflächenqualität führt. Diese fortschrittliche Parametrisierung zielt zudem auf nach unten gerichtete Flächen ab, an denen sich typischerweise Wärme staut. Da nach oben gerichtete Flächen bereits stabil sind und in herkömmlichen Verfahren weniger empfindlich auf Überhangvariationen reagieren, erzielt diese gezielte Anpassung eine bemerkenswert homogene Oberflächengüte. Die Teile weisen eine höhere Endform auf, wodurch der Bedarf an aufwändigen Oberflächenglättungsprozessen drastisch reduziert wird.
Produktivität in der Praxis
Ein weit verbreiteter Irrglaube in der Branche ist, dass die Produktivität eines Systems allein durch seine theoretische Aufbaurate definiert wird: Schichtdicke × Linienabstand × Scangeschwindigkeit. In der Realität ignoriert diese Berechnung jedoch die sogenannten „Sprünge“ – die unproduktiven Phasen, in denen der Laser ausgeschaltet ist und sich die Scannerspiegel zwischen den Vektoren bewegen. Diese Mikrosekunden summieren sich und führen zu einer erheblichen Diskrepanz zwischen der Berechnung und der tatsächlichen Aufbauzeit. Die EOS M4 ONYX steigert die Produktivität der additiven Fertigung von Metallen aus realer Sicht durch die Synergie von Hardware und Software. Sie ist ausgestattet mit:
- Sechs hochdynamische Laser: Der Wechsel von vier auf sechs Laser erhöht die Rohabdeckung und die Schmelzleistung.
- Scanner der nächsten Generation: Fortschrittliche dynamische Scanner minimieren den Zeitverlust bei kurzen Sprüngen beim Richtungswechsel.
- Intelligente Belichtungsreihenfolge: Intelligente Softwarealgorithmen eliminieren Himmelsmalerei und kurze Sprünge, minimieren lange Sprünge (über 1 mm) und maximieren die Laser-Einschaltzeit.
- Optimale Schichtdicke von 60µm: Diese Dicke bietet die perfekte Balance zwischen schneller Materialabscheidung und feiner Strukturauflösung.
Letztendlich misst sich wahre Produktivität an der verstrichenen Zeit, nicht an einer theoretischen Formel. Die folgende Grafik veranschaulicht Simulationen der Bauzeiten von Aufträgen mit unterschiedlichen Bauteilen.
Vergleich der Produktivität anhand realer Anwendungen
Porosität und Materialintegrität
In Hochleistungsbranchen wie der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik ist Produktivität ohne einwandfreie Materialintegrität bedeutungslos. Titanbauteile sind häufig zyklischer Ermüdungsbelastung ausgesetzt, wobei oberflächennahe Defekte als Hauptkeime für die Rissinitiierung dienen.
Die neuen Titan-Prozessparameter der EOS M4 ONYX ermöglichen eine außergewöhnliche Dichte über die gesamte Bauplattform und senken die Porosität auf unter 0,005 %. Dies ist entscheidend, da die bisher in der Literatur angegebenen Werte meist theoretische Werte waren, die im Labor mit Dichtewürfeln ermittelt wurden. Hier erreichen wir dies mit realen Bauteilen, sogar in freitragenden Konfigurationen.
Unser Team stellte fest, dass die Porosität herkömmlicher Titanbeschichtungen typischerweise an den Endpunkten der Beschichtungsvektoren entsteht. Das EOS M4 ONYX-Verfahren führt neue, spezielle Belichtungstechniken ein, die die Porenbildung in diesen kritischen oberflächennahen Bereichen aktiv reduzieren. Durch die Beseitigung dieser potenziellen Schwachstellen erzielt das Verfahren hervorragende mechanische Eigenschaften und die hohe Zuverlässigkeit, die für geschäftskritische Anwendungen erforderlich ist.
Nachhaltigkeit und Kosten
Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit gehen oft Hand in Hand. Ein wesentlicher, oft übersehener Kostenfaktor beim Titandruck sind die sogenannten Spritzer – die aus dem Schmelzbad ausgestoßenen Tropfen. Diese übergroßen Partikel nehmen in der Luft Sauerstoff auf, wodurch sich ihre chemische Zusammensetzung verändert. Spritzer müssen daher ausgesiebt und entsorgt werden. Gelangen Tropfen während des Druckvorgangs zurück auf das Pulverbett, können sie Defekte verursachen.
Die EOS M4 ONYX nutzt intelligentere Scanstrategien, um Spritzer direkt an der Quelle zu reduzieren und bietet damit einen klaren doppelten Gewinn:
- Nachhaltigkeit: Weniger Pulververlust bedeutet eine bessere Materialeffizienz und einen geringeren ökologischen Fußabdruck für ein energieintensives Material wie Titan.
- Prozessstabilität: Durch die Minimierung von Spritzern bleibt das Pulverbett sauber, was die Herstellung hochgradig reproduzierbarer, fehlerfreier Teile gewährleistet. Die Reduzierung des Pulververlusts wirkt sich letztendlich positiv auf die Stückkosten aus und trägt zu einer nachhaltigeren Produktion bei.
Integration und der Weg nach vorn
Die EOS M4 ONYX ist zwar die Flaggschiff-Plattform für diese Innovation, doch EOS überträgt diese Vorteile aktiv auf bestehende Systeme, darunter die EOS M 290 und EOS M 400 . Aufgrund von Hardwareunterschieden erreichen ältere Maschinen zwar nicht die Höchstgeschwindigkeit der EOS M4 ONYX, Anwender erzielen aber dennoch messbare Verbesserungen bei Oberflächenqualität, Dichte und Spritzerreduzierung.
Die EOS M4 ONYX setzt neue Maßstäbe, denn ihre Scannertechnologie der nächsten Generation bietet die dynamische Leistung, die für eine fortschrittliche, merkmalspezifische Parametrierung erforderlich ist. Diese Lösung ist umfassend erprobt und eignet sich hervorragend als zuverlässige Grundlage für automatisierte Arbeitsabläufe und die Serienproduktion. Die EOS M4 ONYX druckt nicht nur schneller, sondern auch intelligenter. Indem sie die bisherigen Vorgaben zu Überhangbeschränkungen, Wärmeableitung und theoretischen Geschwindigkeiten über Bord wirft, befreit sie sich von den Fesseln traditioneller Konstruktionsregeln.
Sind Sie bereit zu sehen, wie die EOS M4 ONYX Ihre Titananwendungen revolutionieren kann? Laden Sie die Ti64-Parameterspezifikationen herunter.
