iwb der TUM veröffentlicht Open-Source-Forschungsplattform reAM250 LPBF
Konzipiert für die Entwicklung von Prozessüberwachungs- und -steuerungssystemen in der PBF von Metallen unter Verwendung eines Laserstrahls
Das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München (TUM) hat die Forschungsplattform reAM250 freigegeben, ein Open-Source-Pulverbettfusionssystem, das in enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern entwickelt wurde. Diese Plattform soll der Forschung und der Industrie ein vollwertiges System für die Entwicklung von Prozessüberwachungs- und Prozesssteuerungssystemen für das Pulverbettschmelzen von Metallen mit Laserstrahlung (PBF-LB/M) zur Verfügung stellen.
In der Abteilung Additive Fertigung des iwb führen die Forscher sowohl simulative als auch experimentelle Untersuchungen zum PBF-LB/M durch. Während für diese Untersuchungen mehrere industrielle Systeme zur Verfügung stehen, sind kommerziell entwickelte Maschinen oft nur begrenzt anpassbar und zugänglich, wenn es um spezielle Prozessforschung geht. Deshalb hat das iwb-Team ein eigenes PBF-LB/M-System entwickelt, das offen und modular aufgebaut ist und zahlreiche Möglichkeiten für die Grundlagen- und Anwendungsforschung bietet, ohne die Einschränkungen proprietärer Systeme.
Das zentrale Ziel des reAM250-Projekts ist die Bereitstellung einer vollständig quelloffenen PBF-LB/M-Plattform, die über die derzeitigen Industriestandards hinausgeht. Die modulare Architektur des Systems ermöglicht eine kontinuierliche Verbesserung und die Integration neuer Module und Komponenten. Ein innovatives Maschinenkonzept wurde erstellt, um die erste Planungsphase zu leiten – gefolgt von der detaillierten Entwicklung einzelner Komponenten wie der vakuumtauglichen Prozesskammer, dem berührungslosen Recoater und dem Prozessgas-Rückführungssystem, das einen Zyklonabscheider umfasst. Dieser Entwicklungsprozess profitierte von der Zusammenarbeit von Studierenden, wissenschaftlichen Mitarbeitern und Industriepartnern, was sowohl das Lehrumfeld am iwb als auch die Qualität der Forschungsergebnisse verbessert hat.
Das Autodesk Machine Control Framework sorgt für eine robuste Systemsteuerung – mit industrietauglichen Softwarelösungen und einer detaillierten Dokumentation aller Systemzustände. Nach dem Zusammenbau aller Komponenten wurde die reAM250-Plattform durch die erfolgreiche Fertigung industrierelevanter Komponenten validiert – ein Beweis dafür, dass sie die angestrebten Forschungs- und Entwicklungsziele erfüllt.
Zu den Hauptmerkmalen des reAM250 gehören ein hohes Maß an Modularität, das Hardware-Updates unterstützt, die gleichzeitige Integration mehrerer Prozessüberwachungssensoren und die Möglichkeit, atmosphärische Bedingungen wie Durchfluss, Druck, Temperatur und Gasart zu steuern. Der Recoater kann angepasst werden, um neue Beschichtungs- und Sensorstrategien zu testen, und sowohl die Software- als auch die Hardware-Komponenten des reAM250 sind quelloffen und mit einer offenen Architektur ausgestattet, was die kontinuierliche Zusammenarbeit und Innovation fördert.
Dieser Ansatz stellt sicher, dass die gesamte AM-Gemeinschaft von dem System profitieren kann und ermöglicht die Erforschung neuartiger Prozessüberwachungs- und -steuerungsstrategien auf allen Ebenen. Das iwb sucht aktiv nach Kooperationen mit Industrie- und Forschungspartnern, um die einzigartigen Möglichkeiten des reAM250 zu nutzen.
Alle relevanten Software- und Hardware-Daten stehen auf dem GitHub-Repository des Projekts zum Download bereit.
