Laser-Rauchgasfiltration Laser-Rauchgasfiltration für additive Fertigungsverfahren
HYDAC - Ihr Partner für Rauchgasfiltration bei der additiven Fertigung, vorzugsweise mit SLM-Technologie.
Laser-Rauchgasfiltration für additive FertigungsverfahrenHYDAC - Ihr Partner für Rauchgasfiltration bei der additiven Fertigung, vorzugsweise mit SLM-Technologie.
Das Laserstrahlschmelzen (SLM) ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem Bauteile schichtweise direkt aus einem pulverförmigen Werkstoff hergestellt werden.
Beim SLM-Verfahren wird das Materialpulver direkt am Bearbeitungspunkt durch die Wärmeenergie eines Laserstrahls aufgeschmolzen. Damit das Material dabei nicht oxidiert, wird der Arbeitsraum mit einem Schutzgas gefüllt. Hierbei entstehen im Arbeitsraum der Maschine Rauchgase, die den Brennpunkt des Lasers beeinträchtigen können. Aus diesem Grund muss das Rauchgas filtriert werden. Die dabei entstehenden Stäube sind bei der Reaktion mit Sauerstoff brennbar. Zum Teil sind die Partikelgrößen des Staubs so klein, dass diese lungengängig sind. Nach heutigem Stand der Technik wird deshalb bei einem Filterwechsel entweder der Filter mit Wasser geflutet oder mit Löschkalk zur Inertisierung gearbeitet.
Nachteile dieser Verfahren:
- Mitunter sehr kurze Standzeiten der Einweg-Filterelemente
- Hohe laufende Filterkosten und hoher Arbeitsaufwand für Filterwechsel
- Aufwändige Inertisierung bei Filterwechseln notwendig
- Häufige Filterwechsel sorgen für großes Entsorgungsvolumen
- Arbeitssicherheit nicht befriedigend
- Wasser muss gespült und gereinigt werden
Optimierung der Filterlösung mit der innovativen Laser-Rauchgasfilterlösung von HYDAC
Unser Kunde ist ein Global Player unter den Werkzeugmaschinen-Herstellern. Mit seinen Lösungen bedient er auch den Megatrend der additiven Fertigung und setzt dabei das selektive Laserschmelzen (SLM-Verfahren) in seinen Metall-3D-Druckern ein. Eine große Herausforderung stellt dabei die Filtration des entstandenen Laser-Rauchgases dar.
Die bestehende Filtrationslösung erforderte sehr häufige Filterwechsel, da für fast jeden Baujob neue Einweg-Filterelemente notwendig waren. Dies verursachte ein großes und teures Entsorgungsvolumen an Filterelementen für die Maschinenbetreiber.
Ein weiterer Nachteil bei dem aufwändigen Prozess des Filterwechsels war die unzureichende Arbeitssicherheit aufgrund der Brandgefahr, die von dem Metallpulver im Falle einer Reaktion mit Sauerstoff ausging. Hinzu kam, dass die Partikelgröße sehr klein und lungengängig war. Bei jedem Filterwechsel war es daher notwendig, das Filtergehäuse mit Wasser zu fluten. Anschließend wurde das gesamte Gehäuse ausgebaut, mit Wasser durchgespült und sehr aufwändig gereinigt. Ein Filterwechsel dauerte mit diesem Verfahren bis zu zwei Stunden.
Der gesamte Filterwechselprozess war ineffizient und mit gesundheitlichen Risiken verbunden. Der Kunde kam daher mit den folgenden Anforderungen auf uns zu:
Arbeitssicherheit verbessern
Entwicklung eines Filtersystems mit langer Filterstandzeit und wirtschaftlichem Betrieb
Die hohen Entsorgungskosten sollten beim End User entfallen
Ein Filter, welcher universell für alle Arten von Pulvermaterial in den additiven Fertigungsverfahren eingesetzt werden kann
Basierend auf dieser Zieldefinition wurde gemeinsam mit dem Kunden ein Lastenheft erstellt. Ein Test des ersten Prototyps des HYDAC-Filters erfolgte direkt beim Kunden, natürlich mit Unterstützung durch unsere kompetenten Filter-Experten. Nach einigen Anpassungen erteilte der Kunde die Freigabe zur Serie.
FlushPACK – Die Laser-Rauchgasfilterlösung von HYDAC
HYDAC hat sich der Herausforderung bei der Filtration von Laser-Rauchgaspartikeln gestellt – das Ergebnis ist das innovative Filtersystem FlushPACK.
Prinzip der Passivierung
Zunächst werden die Partikel in einem Gasfilter (1) aus dem Schutzgas gefiltert. Ein mittels Kompressor (2) geladener Druckspeicher (3) sorgt für einen Rückspülvorgang im Filter, wodurch der Schmutz zum Filterboden fällt. Dort verbindet er sich mit einer Passivierungsflüssigkeit, die in einen separaten Behälter (4) abgesaugt und dort gelagert wird. Die Partikel sind somit gebunden. Optional kann zusätzlich noch ein HEPA-Filter (5) eingebaut werden.
Das Ergebnis
Durch die Passivierung des Schmutzes direkt im Filter ist bei Filterwechseln keine PSA (Persönliche Schutzausrüstung) notwendig. Gleichzeitig wurde die Arbeitssicherheit des Verfahrens erhöht. Durch die sehr lange Filterstandzeit, kann das Filtersystem wirtschaftlich betrieben werden. Durch das Wechselsystem entfallen die hohen Entsorgungskosten – gebrauchte Filter können zurück zu HYDAC geschickt werden. Durch die Verwendung der Passivierungsflüssigkeit kann das Filtersystem für alle Arten von Pulvermaterial benutzt werden. Selbst ein Wechsel des Pulvermaterials ist ohne Filterwechsel möglich.
Zitat Kunde:
„Die lange Standzeit der Filter und die Einfachheit beim Filterwechsel und bei der Entsorgung haben uns völlig überzeugt, sodass wir eine bestehende Maschine nachträglich mit dem FlushPACK ausstatten werden.“
Ihre Vorteile mit der FlushPACK Laser-Rauchgasfiltrationslösung
Verbesserte Arbeitssicherheit, durch patentierte Passivierung des reaktiven Schmutzes, Einsparung einer zusätzlichen, persönlichen Schutzausrüstung (PSA) und Vermeidung der Brandgefahr beim Filterwechsel.
Einfachste Verwertung gebrauchter Filter, durch Verwertungskonzept über HYDAC.
Kostenreduzierung im Betrieb, durch lange Standzeiten, schnelle und sichere Filterwechsel sowie Wegfall von zusätzlichen Entsorgungskosten.
Verbesserte Bauteilqualität, durch stabile Prozessparameter (konstant niedrige Temperaturen und hohe Gasreinheit) sowie intelligente Abreinigungszyklen.
Filter für alle Pulvermaterialien universell einsetzbar, durch materialunabhängiges Filtrationskonzept.
