Schmuckherstellung über Laserschmelzen (PLM) : Fiktion oder Option?
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- Axel Hafner
- vor 8 Jahren
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Transkript
1 Schmuckherstellung über Laserschmelzen (PLM) : Fiktion oder Option? Jörg Fischer-Bühner Santa Fe Symposium 2012 Seminar Pforzheim
2 same day over night
3 Übersicht über Laserschmelzprozess (PLM) Potential für Schmuck Metallpulver für PLM: Anforderungen, Eigenschaften und Herstellung PLM Prozessparameter Porosität, Rauhigkeit
4 Powder Laser Melting (PLM) Synonyms: - Selective Laser Melting (SLM) - Direct Manufacturing - Selective Laser Sintering (SLS) - Digital Manufacturing - Direct Metal Laser Sintering (DMLS) - Rapid Manufacturing - Direct Metal Laser Melting (DMLM) - Solid Free Form Fabrication - Laser Cusing - Additive Layer Manufacturing - - Rapid Prototyping
5 PLM: Technology derived from Industrial Rapid Prototyping/Manufacturing Mould Medical Jewellery Dental Automotive Aerospace Source: Concept Laser
6 PLM: Technology derived from Industrial Rapid Prototyping/Manufacturing
7 PLM process step by step Idea, Design, CAD Beatriz Biagi
8 PLM process step by step Adding of Support Structures in Magics or Autofab software
9 PLM process step by step Adding of Support Structures in Magics or Autofab software
10 PLM process step by step Uploading of data in PLM machine software Definition of process data: - Laser power - Laser speed - layer thickness -.
11 PLM process step by step Loading of metal powder in PLM machine Build platform 50mm x 50mm
12 PLM parts built in Bronze 90/10 Build platform 90 mm x 90 mm
13 PLM metal powder demand Ag powder ~ 0,8 kg ~ 2,2 kg ~ 6,6 kg platform size 50 mm x 50 mm 90 mm x 90 mm parts height incl. supports ~ 1 cm ~ 3 cm ~ 3 cm
14 PLM process step by step Starting of PLM process Build platform 50mm x 50mm
15 PLM process step by step Termination of PLM process after several hours
16 PLM process step by step Cleaning, removal of powder
17 PLM process step by step Cleaning, removal of powder
18 PLM process step by step Removal of support structure Re-sieving of used powder Very little scrap!
19 PLM metal powder consumption weight of the parts supports clean scrap % of parts weight sieving residues powder lost during handling partially trapped in filters, wipes 0,1-0,3 % of total powder 0,2-0,3 % of total powder
20 PLM process step by step Surface finishing: Pre-finishing by micro-sandblasting
21 Finished PLM parts 18k YG Bronze 90/ Silver
22 PLM process cost efficiency Rapid manufacturing of small batches, one-off items or prototypes
23 Übersicht über Laserschmelzprozess (PLM) Potential für Schmuck Metallpulver für PLM: Anforderungen, Eigenschaften und Herstellung PLM Prozessparameter Porosität, Rauhigkeit
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30 Laserschmelzen (PLM) Potential für Schmuckherstellung Rapid manufacturing / prototyping kleine Chargen, Einzelstücke, High-End Personalisierung! komplexe Formen und Designs Hohlschmuck, bewegliche Elemente, Ketten, Armreife etc. ohne Löten hohe Oberflächengüte nach dem Polieren feinkörnige Mikrostruktur, hohe Härte
31 Powder Laser Melting (PLM) Potential of the technology Source: Towé JTF 2006 Complexity of design Interlinking, movable parts, without soldering/welding
32 Equipment for Powder Laser Melting Suppliers: - EOS/CPM PRECIOUS M080 - SLM REALIZER - SISMA MYSINT > CONCEPT LASER MLab Challenges: Availability of equipment suitable for processing precious metal powder: - Amount of powder required - powder losses, ease of cleaning - ease of alloy powder change -
33 Availability of fine metallic powders for jewelry manufacturing with PLM technology - Gold alloys 18k y, r, w - Silver alloys Bronze - Steel -
34 Availability of fine metallic powders for PLM technology - pure - spherical - size ~ µm Quality Control
35 Metal powder flowability Bad Good spherical particle shape size distribution alloy composition packaging & handling
36 18k YG 925 Ag Bronze 90/10 Steel 316L
37 Übersicht über Laserschmelzprozess (PLM) Potential für Schmuck Metallpulver für PLM: Anforderungen, Eigenschaften und Herstellung PLM Prozessparameter Porosität, Rauhigkeit
38 Metal powder properties and related PLM process parameters Au, Ag, Cu - alloys
39 Heat adsorption from the laser beam vector Bronze 90/10 Becker, D. et al, Additive Manufacturing Conference, Loughborough, 2011
40 Metal (powder) properties Reflectivity in % Laser wavelength 1 Aluminum electrol. 2 Aluminum polished 3 Silver 4 Gold 5 Copper 6 Nickel 7 Chrome 8 Iron 9 visible light Aluminum pocket book Wave length in µm
41 Metal powder properties and related PLM process parameters Cobalt Chrome alloy Laser power 50 W Laser speed mm/s Powder layer thickness 20 µm Dental parts, copings and bridges
42 Metal powder properties and related PLM process parameters Stainless Steel 316L Laser power 50 W Laser speed mm/s Powder layer thickness 20 µm
43 Metal powder properties and related PLM process parameters Cobalt Chrome alloy Laser power 50 W Wall thickness 400 µm
44 Porosity : Influence of laser power 50 W 70 W 18k YELLOW GOLD 3N 20 µm / mm/s 82.5 W 95 W
45 PLM parts built in 18k YG 3N
46 PLM parts built in 18k YG 3N
47 Porosity : Influence of alloy composition Standard 925 Ag 925 Ag X 925 SILVER 95W, µm / mm/s 925 Ag Y 925 Ag Z
48 Microstructure of parts in 925 Silver as-cast as-grown by PLM
49 PLM parts built in 925 Ag
50 PLM parts built in 925 Ag
51 PLM parts built in 925 Ag
52 Übersicht über Laserschmelzprozess (PLM) Potential für Schmuck Metallpulver für PLM: Anforderungen, Eigenschaften und Herstellung PLM Prozessparameter Porosität, Rauhigkeit
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55 Surface roughness: Influence of laser speed 800 mm/s Contour speeds along surface only BRONZE 90/10 95 W, 20 µm 200 mm/s
56 PLM parts built in Bronze 90/10
57 PLM parts built in Bronze 90/10
58 PLM parts built in Bronze 90/10 after micro-sandblasting after hand-polishing
59 Bronze 90/10 Micro-Sandblasting PLM state Glass beads < 50 µm corundum sand ~ 100 µm
60 PLM parts built in Bronze 90/10
61 Fiktion oder Option? same day over night
62 Laserschmelzen (PLM) Potential für Schmuckherstellung Rapid manufacturing / prototyping kleine Chargen, Einzelstücke, High-End Personalisierung! komplexe Formen und Designs Hohlschmuck, bewegliche Elemente, Ketten, Armreife etc. ohne Löten hohe Oberflächengüte nach dem Polieren feinkörnige Mikrostruktur, hohe Härte
63 Acknowledgements Beatriz Biagi for Design and CAD Concept Laser GmbH for Mlab and CAD/CAM software support Frank Cooper, Joe Strauss for technical advise Legor Group S.p.A. Pietro Poliero, Massimo Poliero Riccardo Bertoncello, Andrea Basso Fabio Bottelli Indutherm Erw. GmbH
64 Schmuckherstellung über Laserschmelzen (PLM) : Fiktion oder Option? Jörg Fischer-Bühner Santa Fe Symposium 2012 Seminar Pforzheim
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