10.02.2026
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Additive Verfahren sind heute fester Bestandteil moderner Prozessketten. Sie werden von der Prototypenfertigung bis zur wirtschaftlichen Kleinserienproduktion in zahlreichen Anwendungsbereichen eingesetzt.
Die ALD Vacuum Technologies GmbH (Hanau) stellt mit der EBuild 850 eine neue Anlage der additiven Metallfertigung vor. Nach Angaben des Herstellers verfügt die Anlage über ein Bauvolumen von 850 x 850 x 1000 mm³, eine maximale Baurate von 1000 cm³/h sowie eine Strahlleistung von 45 Kilowatt und ist für die Fertigung großformatiger Bauteile ausgelegt. Ziel ist es, die Produktivität zu steigern und Metallpulver effizienter zu nutzen. Das überschüssige Material, aus der eigenen Fertigung oder Off-Spec-Chargen der Pulverherstellung, können ohne Qualitätsverlust wiederverwendet werden. Dadurch werden Materialkosten gesenkt, ein Pulverkreislauf entsteht und die Ressourcennutzung wird verbessert.
Elektronenstrahlschmelzen für Pulverbetten bis 15 Tonnen und 0,01 mm Genauigkeit
Das System basiert auf einer Elektronenstrahlkanone, einer verfahrbaren Baukammer, einer Prozesskammer mit einem Pulverauftragssystem und einer separaten Einheit zur Pulveraufbereitung und Bauteilentnahme. Zur Erhöhung der Fertigungskapazität kann eine zweite Baukammer integriert werden. Während in einer Kammer der Schmelz- und Abkühlprozess stattfindet, lassen sich in der Anderen Bauteile entnehmen und neue Aufträge vorbereiten. „Um die Begrenzungen bei der Bauteilgröße gezielt zu durchbrechen, haben wir das Kammerdesign massiv erweitert – ohne Abstriche bei der Prozessstabilität“, erklärt Dr. Klassen.
Die Abzugseinheit positioniert das bis zu 15 Tonnen schwere Pulverbett mit einer Wiederholgenauigkeit von rund 0,01 mm über die volle Bauhöhe von 1.000 mm. Ein System für die Materialzufuhr und den -auftrag sorgt dafür, dass auch schwer fließendes Pulver verlässlich verarbeiten kann. Um Temperatureinflüsse auf das zu verarbeitende Material zu vermeiden, ist das System mit einer Wasserkühlung ausgestattet. Während das Pulver schichtweise aufgebracht wird, folgt der Elektronenstrahl der vorgegebenen Kontur und verschmilzt das Material. Sämtliche Kammerwände und thermisch belastete Komponenten sind mit einem Hitzeschild versehen, um Wärmeverluste zu minimieren und den Energieeinsatz zu optimieren. Wie die beweglichen Komponenten und die Sensorik sind auch die pulverführenden Ventile thermisch belastbar und für den Betrieb bei hohen Temperaturen sowie unter Metallstaubeinfluss ausgelegt.
Großformat und Prozessstabilität in der PBF-EB-Fertigung
Die Anlage ist auf die Fertigung großformatiger, komplexer Metallbauteile in einem industriell skalierbaren Prozess ausgelegt. ALD nennt als zentrales Merkmal den 45 kW starken Elektronenstrahl, der über eine Magnetoptik sehr schnell abgelenkt werden soll. Diese Ablenkdynamik ermöglicht laut Hersteller, dass der Strahl sich schneller als die thermische Trägheit des Pulvermaterials bewegen lässt. Dadurch sollen mit einer Strahlquelle mehrere Zonen parallel bearbeitet werden können, ohne die Schmelze oder die Qualität des Materials zu beeinflussen. Bezogen auf die Schmelzrate spricht ALD von einem Potenzial, das mehr als zehnmal höher liegt als bei üblichen Lasersystemen. Dr. Klassen erläutert: „Das bedeutet für unsere Kunden nicht nur eine stark gesteigerte Produktivität bei gleichbleibender Qualität, sondern eröffnet auch völlig neue Dimensionen für alternative Bearbeitungsstrategien und schnellere Durchlaufzeiten“.
Ein weiteres Merkmal sind die Prozesstemperaturen von 700 bis 1200 °C, die die Verarbeitung von hochtemperaturbeständigen Werkstoffen unterstützen. ALD nennt hier unter anderem Titanlegierungen wie Ti64, Nickelbasislegierungen oder Titanaluminide, die in vielen Anwendungsbereichen eingesetzt werden. Durch die hohen Prozesstemperaturen werden Eigenspannungen und damit Verzug oder Verformungen reduziert, was insbesondere bei materialkritischen Bauteilen oder komplexen Geometrien relevant ist.
Darüber hinaus verfügt die Anlage über eine separate Entnahmeeinheit außerhalb des eigentlichen Bauraums. Optional kann zudem eine zweite Baukammer integriert werden. Die Möglichkeit zur parallelen Umrüstung während des laufenden Betriebs ist darauf ausgelegt, Stillstandszeiten deutlich zu reduzieren und den Produktionsoutput zu erhöhen. Ergänzend zur Effizienzsteigerung trägt laut Hersteller die integrierte Prozessüberwachung zur Qualitätssicherung bei. Der Elektronenstrahl wird nicht nur zum Aufbau der Bauteile, sondern zugleich als Analysewerkzeug verwendet. Jede einzelne Schicht wird nach dem Prinzip eines Rasterelektronenmikroskops während des Fertigungsprozesses in Echtzeit überwacht. Demnach werden Fehler bereits beim Entstehen erkannt und der Prozess kann entsprechend angepasst werden. Im Idealfall kann dies den Umfang nachgelagerter Prüfverfahren reduzieren und einen Beitrag zur Prozesssicherheit und Bauteilqualität leisten.
Materialeinsatz und Produktionsprozess
Eine zentrale Herausforderung ist der effiziente Umgang mit Metallpulver. Die neue Anlage bietet die Möglichkeiten, durch die hohe Leistung von 45 kW, die innovative Prozessführung und die Fähigkeit, auch sehr große Auftragsstärken zu erschmelzen. Dies ermöglicht es, Bauteile zu fertigen, die auf einem wesentlich breiteren Partikelspektrum basieren. Zudem können überschüssiges Pulver aus der eigenen Fertigung sowie Off-Spec-Chargen aus der Pulverherstellung erneut in den Produktionskreislauf eingebunden werden. Die hohe Prozesstemperatur stellt dabei eine stabile Verarbeitung sicher, auch wenn die Pulverchargen inhomogen sind. Folglich wird ein nachhaltiger Recyclingprozess etabliert, der Materialverluste vermeidet und die Kreislaufwirtschaft stärkt. Mit der EBuild 850 entsteht aus Restmaterial ein neuer Produktionswert, der ressourcenschonend, wirtschaftlich und zukunftsweisend ausgerichtet ist.
(Quelle: ALD Vacuum Technologies )
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