RAYLASE bringt das AM MODULE III auf den Markt und bietet damit eine auf Produktion optimierte Scan-Lösungen für eine effizientere industrielle additive Fertigung.

Weßling, Deutschland – 19. Oktober 2023 - RAYLASE präsentiert dieses Jahr seine neueste Scan-Lösung für den AM Markt - das AM MODULE III. Es vereint die Erfahrung aus bisherigen AM-Produkten mit dem Know-how aus der AXIALSCAN FIBER Serie. Das Ergebnis ist ein abgestimmtes und zuverlässiges Komplettsystem, das den Anwendern hilft ihren AM-Produktionsprozess zu skalieren. Damit wird die AM-Produktion eine echte Konkurrenz zu herkömmlichen Fertigungsmethoden.

Durch seinen starken Fokus auf den AM-Markt beschäftigt sich RAYLASE intensiv mit den Herausforderungen und Wünschen der Anwender und kann so darauf optimierte Lösungen anbieten.

Für höchste Produktivität bietet das AM MODULE III eine patentierte In-Focus-Zoom Funktionalität (U.S. Patent No. 11,402,626), die neue dynamische z-Achse RAYVOLUTION DRIVE, ein optisches Design ausgelegt für Strahlformung und hohe Laserleistungen sowie ein Multi-Scan-Kopf-Design.

Bei der Entwicklung des neuen AM MODULE III stand bei allen Funktionalitäten die Prozesssicherheit und die Zuverlässigkeit des Scansystems im Vordergrund.

So entstand ein abgestimmtes Komplettsystem, das es den Anwendern ermöglicht, das Maximum aus ihrer AM-Anlage herauszuholen und eine effiziente additive Produktion aufzubauen.
 

BEREIT FÜR DIE AM-PRODUKTION

In der additiven Produktion dreht sich viel um die Effizienz der Produktionslinie. Dabei gilt es möglichst viele Teile pro Zeiteinheit zu produzieren und gleichzeitig die Costs per Part so gering wie möglich zu halten. Nur so ist es möglich, konkurrenzfähig gegenüber anderen Fertigungsmethoden zu bleiben. Genau diese Anforderung spiegelt sich im AM MODULE III wider.
 

SCHNELLERE BELICHTUNG DANK RAYVOLUTION DRIVE Z-ACHSE

Vorfokussierende Strahlablenkeinheiten wie das AM MODULE III nutzen eine Kombination aus beweglichen und festen Linsen vor den Scan-Spiegeln zur Fokussierung des Lasers. Um die Vorteile eines vorfokussierenden Systems und gleichzeitig die volle Dynamik der XY-Ablenkeinheit nutzen zu können, muss die Linse, die den Fokus in der z-Ebene hält, den dynamischen Bewegungen der xy-Spiegel ohne Verzögerung folgen können. Nur so bleibt die z-Lage des Fokus stabil. Genau dafür hat RAYLASE die RAYVOLUTION DRIVE (RD) Technologie entwickelt, bei der die Linse basierend auf dem Tauchspulen-Prinzip sehr schnell bewegt werden kann. So sorgt sie auch bei schnellen Bewegungen und weiten Sprüngen der xy-Spiegel für eine stabile z-Lage des Fokus. Zusätzlich erlaubt eine innovative Halterung die hochgenaue Ausrichtung und Führung der Linsen auch unter dynamischen Bewegungen und ermöglicht eine exzellente Abbildungsleistung des Linsensystems. Selbst Single mode Faserlaser oder spezielle Strahlformungen wie Ringmode Laser bleiben so nahezu ungestört. Die RAYVOLUTION DRIVE Technologie sorgt also für eine optimale Flachfeldkorrektur auch bei hohen Scangeschwindigkeiten im gesamten bis zu 650 x 650 mm2 Bearbeitungsfeld.

Zusätzlich ermöglicht sie hochdynamische Scanstrategien wie Hatching bei gleichbleibender Fokuslage und macht das AM MODULE III zur idealen Lösung für präzise und hochdynamische AM-Anwendungen.
 

HOHE AUFBAURATEN DANK ZOOM-FUNKTION

Zu den größeren Herausforderungen in der additiven Fertigung gehört es, die Belichtungszeit pro Ebene möglichst kurz zu halten, um rentabel produzieren zu können. Zum Füllen großer Flächen wird daher häufig der Laser defokussiert. So kann, wie mit einem Pinsel, den man stärker aufdrückt, mit jeder Überfahrt mehr Fläche gefüllt werden. Das spart Bearbeitungszeit. Doch wie auch beim gedrückten Pinsel, ist die Form des defokussierten Laserspots schlecht definiert. Um im AM MODULE III die passende „Pinselbreite“ für jede Anwendung zur Verfügung stellen zu können, hat RAYLASE die  Zoom-Funktion entwickelt. 

Diese ermöglicht eine hochdynamische Anpassung des Fokusdurchmessers um bis zu 2x.

Das patentierte Optikdesign stellt gleichzeitig sicher, dass auch bei einem vergrößerten Spotdurchmesser weiterhin im Fokus mit ungestörtem Strahlprofil gearbeitet werden kann. Insbesondere bei alternativen Strahlformen wie einem Ring- oder Tophat-Profil ist das wichtig.

Das macht das AM MODULE III weltweit zur einzigen Ablenkeinheit, die einen Ringmode ohne Qualitätsverlust vergrößern kann.

Die Zoom-Funktion des AM MODULE III trägt so entscheidend dazu bei, hohe Aufbauraten in der Maschine umzusetzen und so die additive Produktion konkurrenzfähig zu herkömmlichen Produktionsprozessen zu machen.
 

SCHNELLERER BAUPROZESS DURCH HÖHERE LEISTUNGSVERTRÄGLICHKEIT

Um die Aufbauraten im AM-Prozess weiter steigern zu können, muss mehr Leistung eingebracht werden. Denn mit der zusätzlichen Leistung können die Scangeschwindigkeit im Pulver erhöht und so schnellere Aufbauraten realisiert werden. Auch Ringmode-Laser benötigen mehr Laserleistung, um in einem größeren Spot die gleiche Energiedichte gewährleisten zu können.

Deshalb hat RAYLASE das AM MODULE III für den Einsatz stärkerer Laser bis zu 3kW[HS1] [CW2]  mittlerer Leistung ausgelegt. Möglich wird die höhere Leistungsverträglichkeit durch das staubdichte Gehäuse und die Fertigung im ISO-Klasse-7 Reinraum. Doch die höhere Leistung allein reicht noch nicht. Es kommt auf die richtige Energieverteilung an. Dieser Punkt wird im AM MODULE III mit geeigneten optischen Elementen zur Strahlformung gelöst, die eine gleichmäßige Energieverteilung im Fokus gewährleisten. So kann die additive Fertigung gegenüber noch mehr bestehenden Fertigungsmethoden zu einer echten Konkurrenz werden.
 

HÖHERE PRODUKTIVITÄT DURCH MULTI-SCANKOPF-DESIGN

Um in der additiven Produktion rentabel zu fertigen, hilft es mehrere Laser und Ablenkeinheiten in einer Maschine zur Verfügung zu haben. Denn diese können parallel mehrere Teile bauen und so die Nebenzeiten zwischen den einzelnen Belichtungsschritten minimieren. Alternativ arbeiten die Scan-Systeme gleichzeitig an einem einzigen Bauteil und erreichen so höhere Aufbauraten.

Damit solche Multikopf-Anlagen aber nicht nur im Labor funktionieren, benötigt es Ablenkeinheiten, die für genau diesen Anwendungsfall ausgelegt sind. Dabei geht es sowohl um das mechanische Design aber auch um die Ausrichtung der Scanfelder zueinander.

Um der AM-Community hier eine komfortable Lösung zu bieten, wurde das AM MODULE III für genau diesen Fall ausgelegt. Es bietet einen 100% Überlapp zwischen benachbarten Baufeldern und ermöglicht so höchste Aufbauraten. Dabei wurde auch darauf geachtet, dass die Ablenkeinheiten auch in einer erweiterbaren Zweierreihe gut zugänglich bleiben, um im Wartungsfall schnell wieder produzieren zu können.
 

 ZUVERLÄSSIGE PRODUKTION DANK PROZESSÜBERWACHUNG

Eine lückenlose Qualitätsüberwachung wird in immer mehr AM-Anwendungen wichtig. Vor allem kritische Anwendungsfelder wie die Luft- und Raumfahrt oder auch die Medizintechnik sind daran interessiert, eine schichtweise Prozessbeobachtung in Ihren Produktionsprozess zu integrieren. Dafür ist es notwendig während des Belichtungsprozesses Messdaten zu sammeln und diese mit den Positionswerten im Bildfeld zu verknüpfen. Die verschiedenen eingesetzten Sensoren haben unterschiedliche Anforderungen an die Strahlablenkeinheiten.

Während Pyrometer für ein Meltpool-Monitoring typsicherweise, direkt über den im AM MODULE III verbauten, achromatischen Kameraport genutzt werden können, benötigen Kameralösungen hierfür eine exakte Fokusnachführung am Beobachtungsport. Dabei muss die Nachführung des Kameraports den schnellen Bewegungen der Scan-Spiegel folgen können. Denn sonst wird das Bild unscharf und eine Analyse wird häufig unmöglich.

Mit dem RAYSPECTOR bietet RAYLASE eine optimal auf das AM MODULE III angepasste Fokusnachführung. Dank hochdynamischer Linsenverschiebung mittels RAYVOLUTION DRIVE Technologie folgt die Prozessbeobachtung präzise der Scanbewegung und ermöglicht scharfe Bilder im gesamten Bildfeld. Damit werden anspruchsvolle Bildanalysen möglich und können so für eine Qualitätsüberwachung und sogar für eine Prozesssteuerung genutzt werden.
 

ZUSÄTZLICHE TOOLS FÜR EINE OPTIMIERTE PRODUKTION

In der Produktion wird das AM MODULE III außerdem durch den SCAN FIELD CALIBRATOR (SFC) und den PROCESS DATA ANALYZER (PDA) ideal ergänzt.

Mit dem SCAN FIELD CALIBRATOR (SFC) wird eine Kalibrierung einzelner Baufelder genauso schnell und einfach möglich, wie die Ausrichtung der einzelnen Felder in einem Mehrkopf-System zueinander.

Der PROCESS DATA ANALYZER bietet die Möglichkeit zur Prozessoptimierung mittels zurückgelesener Scannerpositionen. Wie ein digitales Oszilloskop kann der PDA jedes Signal verfolgen, das die Steuerkarte zur Steuerung der Ablenkeinheit und des Lasers liefert. Mit einem Pyrometer oder anderen an die Ablenkeinheit und Steuerkarte angeschlossen Sensoren, kann der PDA die zusätzlich aufgezeichneten Sensordaten visualisieren. Das hilft dabei, das Prozessergebnis direkt zu verstehen und zu optimieren.

Beide Tools bieten effiziente Lösungen für wichtige Aufgaben rund um den Belichtungsprozess, z.B. bei der regelmäßigen Kalibrierung oder der Optimierung der Scanstrategie und ermöglichen so einen Zeitgewinn, der sich deutlich in einer höheren Produktivität der Anlage zeigt.
 

FAZIT:

Mit dem neuen AM MODULE III bietet RAYLASE seinen Kunden die Möglichkeit, die additive Produktion effizienter und zuverlässiger zu machen. Dank Zoom-Funktion und schneller RAYVOLUTION DRIVE z-Achse ermöglicht das neuen AM MODULE III eine signifikante Performancesteigerung und macht die Additive Fertigung attraktiv für viele weitere Anwendungen.

Mit dem AM MODULE III bietet RAYLASE eine Komplettlösung für den AM-Markt und ermöglicht den AM-Anwendern den nächsten Schritt im industriellen Produktionsumfeld zu machen: Den Schritt vom Rapid Prototyping hin zur schnellen Additiven Produktion!

Über RAYLASE

Die RAYLASE GmbH ist der Lösungsanbieter für Laseranwendungen im industriellen Umfeld. Seit 1999 bietet das bayerische Unternehmen aus Wessling bei München innovative Laserablenksysteme für die präzise und effiziente Lasermaterialbearbeitung. Durch die Kombination von optomechanischen Scannern mit Sensortechnik und intuitiver Software ermöglicht es optimierte Lasersysteme, die für die industrielle Produktion wie gemacht sind.

RAYLASE hat seinen Fokus im AM- und Elektromobilitäts-Markt sowie in den Bereichen Solar und Elektronik. Mit seiner Tochtergesellschaft und der eigenen zusätzlichen Produktionsstätte in Shenzhen, China, bietet es eine hohe Fertigungstiefe und optimierte Lieferzeiten. Zusammen mit mehreren internationalen Vertretungen in den USA, Italien, Japan, Korea und Taiwan bedient die RAYLASE Gruppe mit ihren 170 Mitarbeitern weltweit Kunden mit industriellen Lösungen für das Laserschneiden, Laserschweißen und die Laseroberflächenbearbeitung.

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RAYLASE GmbH
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Argelsrieder Feld 2+4
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