Metalldruck geht auch günstig

Aachener Gründer wollen die Preise für Metalldrucker dritteln. Ihre Technologie ist verblüffend einfach.

Mirjam Knothe hört immer wieder denselben Satz: Wo ist der Haken? „Fast alle, die sich mit unserem Produkt beschäftigen, stellen diese Frage über kurz oder lang“, so die Mitgründerin der Laser Melting Innovations GmbH & Co KG. Hintergrund: Der Metalldrucker des Aachener Unternehmens soll nur ein Drittel der am Markt verfügbaren Maschinen kosten – bei vergleichbaren Leistungen.

Wie ist das möglich? „Wir haben die kostentreibenden Elemente klassischer Laserschmelzanlagen durch günstige Alternativen ersetzt“, so die 30-jährige Maschinenbauingenieurin. „Statt eines Faserlasers mit Laserscanner nutzen wir einen fasergekoppelten Diodenlaser. Und die Optik haben wir auf ein kartesisches Achssystem montiert.“ Der Laserstrahl wird also nicht über schnell schwenkende Spiegel ins Ziel gesteuert, sondern via Lichtleiter und mittels Servomotoren.

„Ein Vorteil dieses einfachen Aufbaus ist die hohe Wartungsfreundlichkeit und der geringe Maschinenstundensatz. Auch bietet der Drucker eine gute Skalierbarkeit im Hinblick auf die Größe. Limitierend wirke lediglich der Riemenantrieb. Ab einer gewissen Länge der Riemen würden die Toleranzen überschritten. Laserscanner kämen aber deutlich eher an ihre Grenzen. Im klassischen Maschinenkonzept müssten ab einer bestimmten Bauraumfläche weitere Scanner verbaut werden – zu zusätzlichen Kosten.

„Nachteilig könnte unsere Druckgeschwindigkeit sein“, räumt Knothe ein. Schließlich sei selbst der dynamischste Servomotor nicht so schnell wie eine Spiegeloptik. „Das gleichen wir aber aus, indem wir größere Schichtdicken drucken. Pro Überfahrt verschmilzt der 140-W-Diodenlaser zwischen 50 µm und 90 µm des Metallpulvers – also das Zwei- bis Dreifache des Wettbewerbs.“ Die Positioniergenauigkeit liege dabei bei 40 µm. „Für die allermeisten Anwendungen ist diese Auflösung ausreichend. Beispielsweise im Werkzeugbau oder auch im Dentalbereich sind wir absolut wettbewerbsfähig“, unterstreicht die Geschäftsführerin. Die Aufbaurate betrage je nach Material und Bauteil zwischen 5 cm³/h und 10 cm³/h.

Bedenken wegen des vermeintlich verschleißanfälligen Riemenantriebs lässt Knothe nicht gelten. „Wir testen unseren Prototypen seit einem Jahr intensiv. Bisher haben wir trotz der abrasiven Umgebung keine Ermüdungserscheinungen im Material entdeckt.“

Aktuell kann der Drucker Nickelbasislegierungen und Werkzeugstähle verarbeiten. „Die Edelstahlsorte mit der Werkstoffnummer 1.4404 haben wir bereits qualifiziert – der Kunde bekommt also alle benötigten Parameter mitgeliefert.“ Geplant sei, weitere Metalle ins Portfolio aufzunehmen. „Wir denken beispielsweise auch an reaktive Materialien wie Aluminium und Titan. Dazu optimieren wir gerade die Schutzgaszuführung.“

Der zylindrische Bauraum des Druckers hat einen Durchmesser von 140 mm und eine ebensolche Höhe. „Es gibt aber schon konkrete Pläne, das Volumen zu erweitern“, so Knothe. Außerdem soll das Pulverhandling automatisiert werden.

Vermarktet wird der Drucker voraussichtlich ab dem zweiten Quartal 2018. Kosten wird er knapp 70 000 €. Etwaige Kinderkrankheiten sollen bis dahin ausgemerzt sein. Helfen werden dabei drei Pilotkunden, die ihre Geräte schon Ende dieses Jahres bekommen. Zielgruppe sind neben KMU auch Handwerkskammern und Forschungseinrichtungen. Bis 2020 sollen jährlich 15 bis 20 Einheiten verkauft werden.

Fertigungsstandort ist Aachen. „Wir sind sechs Gesellschafter und übernehmen die Montage selbst“, so Knothe. „Einige Teile kaufen wir zu, etwa die Laserquelle oder das Gehäuse. Andere Teile fertigen wir aber auch selbst – unter anderem auf 3-D-Druckern.“

Das Unternehmen entstand aus einem Forschungsprojekt zwischen drei Aachener Einrichtungen: der RWTH, dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnologie (ILT) und der Fachhochschule.