DMG Mori: Laserauftragschweissen und Pulverbettverfahren Additiv denken, effizient fertigen

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Was einst als disruptive Alternative zur Zerspanung galt, ist heute ein fester Bestandteil moderner Fertigungsstrategien. Denn viele Unternehmen haben längst erkannt: Die additive Fertigung hat enormes Potenzial für Effizienzsteigerung, Ressourcenschonung und Funktionsintegration. DMG Mori zählt zu den Vorreitern dieser Entwicklung.

Mit dem Laserauftragschweissen und dem Pulverbettverfahren hat der Werkzeugmaschinenhersteller zwei bewährte Technologien im Portfolio, die konventionelle Prozessketten nachhaltig optimieren können. Auf der EMO 2025 gewährt DMG Mori Einblicke in diese innovativen Lösungen: Die Lasertec 30 SLM 3. Generation demonstriert den metallischen 3D-Druck im Pulverbett, während die Lasertec 65 DED hybrid und die Lasertec 3000 DED hybrid das 5-Achs-Simultanfräsen bzw. das 6-seitige Dreh-Fräsen und den Materialauftrag mittels Pulverdüse kombinieren.

Design for Additive Manufacturing

Um das Potenzial der additiven Fertigung voll und ganz auszuschöpfen, ist schon in der Konstruktion ein fundamentales Umdenken erforderlich. «Wir sprechen hier von einem Design for Additive Manufacturing», so Patrick Diederich, Geschäftsführer der DMG Mori Ultrasonic Lasertec GmbH, über die Herausforderung im Umgang mit der fortschrittlichen Technologie. Mit der Beratungseinheit «Additive Intelligence» unterstütze DMG Mori sowohl Einsteiger als auch fortgeschrittene Anwender dabei, wirtschaftliche Fertigungsprozesse auszuarbeiten. Ein Blick auf das Bauteilspektrum in der additiven Fertigung macht deutlich: Das Umdenken lohnt sich. Bionische Strukturen reduzieren das Gewicht vieler Werkstücke bei gleichbleibender Stabilität, ihre Geometrie lässt sich durch eine optimierte Topologie an die Einbauumgebung anpassen und komplexe Baugruppen, bestehend aus zahlreichen Einzelteilen, verschmelzen zu hochfunktionalen Komponenten. Auch die Zahl der Fertigungsschritte und notwendigen Maschinen wird dadurch minimiert. Patrick Diederich gibt jedoch zu bedenken: «Über 90 Prozent der additiv gefertigten Bauteile benötigen eine spanende Endbearbeitung.» Hochpräzise Passflächen oder Funktionsflächen würden erst durch Fräsen oder Schleifen in ihre finale Form gebracht. «Deshalb betrachten wir die additive Fertigung immer im Kontext einer ganzen Prozesskette – von der Konstruktion bis zur finalen Bearbeitung.»

Maximale Effizienz durch hybride Fertigung

Die Baureihe «Lasertec DED hybrid» vereint additive Fertigung und spanende Nachbearbeitung in einem Arbeitsraum – ein gutes Beispiel für Prozessintegration, eine Säule der sogenannten «Machining Transformation» (MX) von DMG Mori. Entlang dieses Konzepts entwickelt der Innovationsführer effiziente und zukunftssichere Lösungen, die viele konventionelle Prozesse revolutionieren. So auch im Fall der hybriden Bearbeitung. Anstatt das Werkstück komplett aus einem massiven Rohling zu fräsen, wird hier Material mittels «Direct Energy Deposition» (DED) aufgebaut. Das verbessert zum einen den Ressourceneinsatz. Zum anderen lassen sich Funktionen optimieren, beispielsweise die Effizienz eines Werkzeugs.

Auch Reparaturen von verschlissenen Bauteilen wie Turbinenschaufeln in der Luftfahrt sind bereits eine gängige Anwendung. «Wir können sogar unterschiedliche Werkstoffe kombinieren, ohne den Fertigungsprozess zu unterbrechen», ergänzt Patrick Diederich. «So entstehen Bauteile mit selektiven Materialeigenschaften.» Die Endbearbeitung in derselben Aufspannung gewährleiste besonders hohe Mass- und Oberflächenqualitäten.

Digitale Tools für höchste Prozessstabilität

Da ein hybrides Verfahren nach wie vor ein komplexer Prozess ist, hat DMG Mori umfangreiche Monitoring- und Steuerungssysteme entwickelt, die ihn weitgehend automatisieren. Die Temperatur des Schmelzbads wird in Echtzeit überwacht, die Laserleistung wird entsprechend der variierenden Wärmeableitung im Bauteil geregelt und eine integrierte Waage misst die exakte Pulvermenge, die zugeführt wird. «Solche Tools verhindern Materialschwankungen und garantieren eine gleichbleibende Qualität», erklärt Patrick Diederich. Reparaturprozesse könne man mit Hilfe eines integrierten Scanners sogar vollständig automatisieren. Er erfasst die Ist-Geometrie des Bauteils und gleicht diese mit CAD-Daten ab. Das Differenzvolumen wird berechnet und der Auftrag erfolgt exakt nach den benötigten Vorgaben.

Lasertec 30 SLM 3. Generation: wiederholgenau und produktiv

Im selektiven Laserschmelzen (SLM) setzt DMG Mori mit der 2024 eingeführten Lasertec 30 SLM 3. Generation neue Massstäbe. In diese Neuentwicklung ist sowohl das Know-how im Bereich der additiven Fertigung eingeflossen als auch die langjährige Erfahrung im Werkzeugmaschinenbau. Bei der jüngsten Pulverbettmaschine von DMG Mori fungiert ein thermosymmetrischer Gussrahmen als hochsteife Basis, was für Robustheit und Wiederholgenauigkeit sorgt. «Während bei herkömmlichen Werkzeugmaschinen dynamische Kräfte durch Achsbewegungen entstehen, sind in der Pulverbetttechnologie thermische Ausdehnungen durch Temperaturänderungen die grösste Herausforderung», erläutert Friedemann Lell, Geschäftsführer der DMG Mori Additive GmbH. Deshalb sei die Prozesskammer innerhalb des Gussrahmens schwimmend gelagert und könne sich bei Temperaturschwankungen frei ausdehnen. Gleichzeitig sind die Optikmodule fest auf dem Gussrahmen montiert. Eine präzise Kalibrierung des Beschichters mittels einer Referenzfläche gewährleistet einen konstanten Abstand zwischen Optik und Pulverbett, zusätzlich unterstützt durch eine aktive Temperaturkompensation der Positionierung in der Z-Achse.

Um die Fertigungsprozesse im Pulverbett effizienter zu machen, hat DMG Mori die Lasertec 30 SLM 3. Generation mit bis zu vier Lasern ausgestattet, deren Scanfelder vollständig überlappen. Die maximalen Werkstückabmessungen betragen 325 x 325 x 400 mm. Ein austauschbarer Baucontainer gewährleistet kürzeste Job-to-Job-Zeiten, da der Abkühlprozess ausserhalb der Maschine stattfindet. Die Abdeckungen für den Baucontainer und den Prozesskammerboden werden während des Betriebs im Arbeitsraum gelagert. Sie dienen dazu, den Baucontainer bei der Entnahme zu verschliessen und die Inertgasatmosphäre in der Maschine zu erhalten. So kann der nächste Bauauftrag ohne erneute Inertgasflutung schnell gestartet werden.

Konsequente Weiterentwicklung additiver Technologien

«Mit einer gesteigerten Produktivität und der höheren Wiederholgenauigkeit reagieren wir auf die zunehmend hohen Anforderungen der Industrie», begründet Friedemann Lell den anhaltenden Fortschritt in der additiven Fertigung. Ein weiteres Innovationsfeld sei die Entwicklung neuer Werkstoffe und deren wirtschaftlicher Einsatz. «Wir testen derzeit blaue Laser für Kupferwerkstoffe, da diese eine deutlich bessere Absorption bieten als herkömmliche Infrarotlaser.» Dies sei für Hochleistungskomponenten, etwa in der Elektromobilität oder bei Hochtemperaturanwendungen, interessant. Die Weiterentwicklung additiver Technologien werde laut Patrick Diederich noch viele Potenziale erschliessen: «Natürlich ersetzt sie nicht jede konventionelle Methode, aber in vielen Bereichen bietet sie erhebliche Vorteile – sei es durch Gewichtsreduktion, Funktionsintegration oder ressourcenschonende Reparaturprozesse.» DMG Mori begleite Kunden von der ersten Idee bis zur Serienfertigung und helfe, sinnvolle Einsatzmöglichkeiten zu identifizieren. «Unsere Technologie ist mittlerweile so ausgereift, dass sie sich wirtschaftlich lohnt und zuverlässig funktioniert.»

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