3D Systems erhielt 2019 15 Millionen Dollar, um den “größten und schnellsten Pulvermetall-3D-Drucker der Welt zu entwickeln.” Die Technologie umfasst einen 1m x 1m x 600mm großen Metalldrucker, der mit neun Lasern ausgestattet ist, “was ihn in Bezug auf Größe und Ausgereiftheit sehr einzigartig macht”, so die Berichte.
Der Drucker wird für das Army Research Laboratory (ARL) des Army Combat Capabilities Development Command entwickelt, um dessen Fähigkeit zur Entwicklung von Langstreckenmunition wie Raketen, aber auch von Kampffahrzeugen und Teilen für die Luft- und Raumfahrt zu verbessern.
“Das neue System verfügt nicht nur über eine Reihe von Lasern, sondern auch über eine einzigartige Funktion in Form eines Materialabscheidungssystems”, heißt es in dem Bericht.
“Der militärische Drucker wird mit einem selektiven Pulverabscheidungsprozess arbeiten. Das Schlüsselwort hier ist selektiv.”
Die meisten aktuellen Metallpulverbett-Schmelztechnologien schütten haufenweise Pulver in den Baubereich, woraufhin ein Reiniger darüber fährt und alles glättet, bevor die oberste Schicht geschmolzen und in die gewünschte Form gesintert wird. Eines der Hauptprobleme bei dieser Methode ist, dass durch die Art und Weise, wie das Pulver während des Produktionsprozesses wahllos aufgetragen wird, zu große Mengen an ungenutztem Material entstehen.
In Anlehnung an andere 3D-Drucktechnologien enthält die Maschine von 3D Systems einen optischen Zug, der aus der bestehenden DMP-Plattform entwickelt wurde. Es verfügt außerdem über ein Überwachungssystem für das Fixierbad, das die Konsistenz während des Druckvorgangs gewährleisten soll.
“Darüber hinaus verfügt der Drucker über eine beheizte Bauplatte, die thermische Spannungen reduziert”, heißt es weiter.
Das US-Militär hat bald alles zur Hand, was es braucht
Im neuen System wurden Anpassungen vorgenommen, die dazu beitragen, die Menge an ungenutztem Pulver zu reduzieren, indem es nur entlang der Werkzeugbahn abgelegt wird. Das bedeutet weniger Materialverbrauch, schnelleres Drucken und weniger Wiederverwendung von Pulver, was zu einer Senkung der Produktionskosten führt.
Da kein Material recycelt wird, ist auch die Qualität der Drucke höher, da das “jungfräuliche” Pulver eine bessere Leistung erbringt als recyceltes Pulver.
“Und wenn Sie das Pulver wiederverwenden wollen, können Sie dies in dem Wissen tun, dass das Pulver dank des ausgeklügelten und effizienten Vakuumsystems weniger Sauerstoff aufgenommen hat”, heißt es in den Berichten.
3D Systems hat auch eine einzigartige Vakuumkammer entwickelt, die Argon, ein inertes Gas, in den Produktionsbereich pumpt, was dazu beiträgt, ihn chemisch rein zu halten. Dieser Prozess trägt auch dazu bei, die Oxidation zu reduzieren, was eine geringere Explosionsgefahr aufgrund der Anwesenheit von reaktiven Materialien wie Titan und Aluminium bedeutet.
Der fortschrittliche Drucker ist in der Lage, den Sauerstoffgehalt in der Baukammer unter 25 ppm zu halten, was deutlich besser ist als bei den meisten anderen Metalldruckern, die nur einen Sauerstoffgehalt im Bereich von 500-1.000 ppm bewältigen können.
“Argon ist auch nicht billig, und dieses Vakuumsystem verbraucht 10 Mal weniger Argon als andere Metalldrucker”, heißt es weiter.
In einer Erklärung verriet Stephanie Koch, ARLs Programm-Managerin für fortschrittliche Fertigung, Materialien und Prozesse, dass die neue Technologie bald für das Militär bereit sein wird, da Fortschritte bei der Feinabstimmung gemacht wurden, “bis hin zu einer Produktionslösung in vollem Umfang, die neue und innovative transformative Overlay-Fähigkeiten ermöglichen wird.”
Im Oktober 2020 hat 3D Systems seinen ersten Testdruck erfolgreich abgeschlossen. Seitdem wurden sogar noch mehr Fortschritte gemacht, die, wenn sie einmal eingeführt sind, die Art und Weise, wie das Militär operiert und benötigtes Material beschafft, für immer verändern könnten.
“3D Systems wurde im Geiste der Innovation gegründet, und unsere Kunden spielen eine Schlüsselrolle als Katalysator dieses Prozesses”, so Chuck Hull, Mitbegründer und Chief Technology Officer des Unternehmens, in einer Erklärung.
