Analizę przypadku Fraunhofer

Siegfried Bähr wybrał dla swojej pracy magisterskiej ciekawe miejsce pracy oraz ambitny projekt. Ten młody naukowiec chciał za pomocą komory klimatycznej (KMF 115) marki BINDER zbadać, jak wygląda interakcja metalowych substancji proszkowych, służących do topienia wiązką laserową, z wilgocią otoczenia. Jego badania w Instytucie Fraunhofer IGCV w Augsburgu trwały sześć miesięcy. Poddawał on różne substancje proszkowe różnym warunkom klimatycznym i obserwował wchłanianie i oddawanie wilgoci. „To proces, który, jak się później okazało, za każdym razem trwał zaledwie kilka minut”, mówi Siegfried Bähr.

Chciał on także zbadać, czy istnieje związek między wilgocią w proszku wyjściowym a późniejszą jakością elementu konstrukcyjnego. Najpierw jednak musiał się dowiedzieć, jak w ogóle działa Laser Beam Melting (LBM). W końcu LBM jest obecnie najbardziej rozpowszechnionym procesem przyrostowej obróbki proszku metalowego. Zaczyna się on następująco: substancja proszkowa, która ma zostać poddana obróbce, jest nakładana cienką warstwą na płytę. Następnie ciągły promień lasera przesuwa się po konturach elementu, stapiając proszek, który po zastygnięciu tworzy trwałą warstwę metalu. W następnej kolejności następuje obniżenie płyty o grubość jednej warstwy i naniesienie nowej warstwy proszku, która jest stapiana przez poruszający się po konturach promień lasera.

Proces ten jest kontynuowany do momentu utworzenia wszystkich warstw, kiedy można wyjąć gotowy element konstrukcyjny. Wszystkie dane procesu wymagane przez urządzenie do produkcji (np. dane 3D CAD) są przy tym tworzone wcześniej. Elementy konstrukcyjne tego typu są stosowane coraz częściej w takich kluczowych gałęziach przemysłu, jak przemysł lotniczy i kosmiczny lub technika motoryzacyjna. Istnieją przykładowo producenci mechanizmów napędowych, którzy seryjne produkują i montują elementy napędu za pomocą technologii wytwarzania przyrostowego. Jednak zanim Bähr przeprowadził testy wilgoci w komorze klimatycznej do testów stabilności marki BINDER, chciał najpierw poznać charakterystykę swojego urządzenia roboczego. Oto, na co zwrócił uwagę: „Komora BINDER jest niezwykle wydajna, może obsługiwać punkty kontrolne, które normalnie nie są przewidziane, przykładowo bardzo niską wilgotność w kombinacji z wysoką temperaturą. Nawet w takich warunkach komora klimatyczna utrzymała odpowiednie parametry”.

Bähr dodaje: „Pracownicy firmy BINDER wspierali mnie, gdy miałem pytania”. Zużycie wody również było bardzo niskie, co stanowi kolejną zaletę stosowania urządzenia BINDER. Młody naukowiec bardzo chwalił sobie także łatwość obsługi komory. „Oprócz tego bardzo szybko opanowałem obsługę oprogramowania Multi Management Software”. Próbki proszku do badań Bähr umieszczał w aluminiowej miseczce ustawionej na wadze wewnątrz komory. Waga był umieszczona na płycie połączonej z systemem wibracji. Płyta ta to wyjątkowe rozwiązanie firmy BINDER stworzone specjalnie do tego celu. Zapis masy w określonych punktach czasowych przy różnych warunkach klimatycznych umożliwiał rejestrowanie dynamiki wchłaniania wilgoci przez proszek. Testy młodego naukowca umożliwiły opracowanie kilku praktycznych zaleceń dotyczących stosowania proszków metalowych. Oprócz tego badania posłużyły do poszerzenia wiedzy o wpływie wilgoci na proces topienia wiązką laserową. Wiedza zdobyta przez Bähra podczas jego testów w Instytucie Fraunhofer IGCV zostanie udostępniona użytkownikom, czy i przemysłowi.