Methoden: Das Anlagenkonzept umfasst zwei Maschinenteile mit gemeinsamer Steuerung: eine Universal-Kammeranlage und ein Pulverbettsystem mit Baukammer für das selektive Elektronenstrahlschmelzen von Metallpulvern. In den individuellen Strahlerzeugern beider Anlagenteile werden Elektronen beschleunigt und durch elektromagnetische Linsen manipuliert, wodurch ein fokussierbarer, ablenkbarer und modulierbarer Elektronenstrahl entsteht. Bei der Wechselwirkung mit Materie wird die kinetische Energie der Elektronen in Wärme umgewandelt und das bearbeitete Material lokal erwärmt. In Kombination mit der Bewegung von Probe, Pulver oder Draht über mechanische Achsen sind nahezu alle thermischen Fertigungsverfahren für elektrisch leitfähige Werkstoffe erforschbar, z. B. additive Fertigung, Fügen, Abtragen und Randschichtbehandlung.

Besonderheiten: Die elektromagnetischen Linsen ermöglichen eine schnelle, programmierbare Strahlbewegung. Dies bietet Flexibilität bei der Verteilung der Strahlenergie, von hoher Leistungsdichte in einem Spot bis zu großflächigen Ablenkmustern. Anwendungen sind z. B. Schweißungen variabler Tiefe (< 1 mm bis 200 mm), Schmelzen von Pulver oder Draht, gezieltes Werkstoffengineering durch lokale Glühbehandlungen und Oberflächenstrukturierung. Eine zweizügige Drahtzuführung erlaubt die Herstellung von Multi-Material-Komponenten mittels drahtbasierter additiver Fertigung. Zur Prozessüberwachung sind motorisierte Kameras, ein Elektronendetektor, eine Pyrometeroptik und Thermokameras integriert. So können Prozesse an Leichtmetallen, Kupferwerkstoffen, Eisenbasiswerkstoffen, Refraktärmetallen und leitfähigen nichtmetallischen Werkstoffen erforscht werden.

Prozessmodule:

• CNC-basierte (SINUMERIK ONE) frei programmierbare Prozessroutinen zur Steuerung der mechanischen Achsen, inklusive herstellerspezifischer Zyklen für die Elektronenstrahlsteuerung sowie zur Interaktion mit der Prozessüberwachung und -regelung
• Elektronen-optisches Monitoring: 
  • 440 x 440 px, ca. 10 Hz à Seam Tracking und Free Contour Tracking
• Hochgeschwindigkeitspyrometer Metis H318:
  • 150°C – 520 °C
  • Erfassungszeit: < 20 µs
  • Spektralbereich:  1,65 - 2,1 µm
  • interner PID-Regler zur Regelung der Strahlleistung (Analogausgang mit Einstellzeit < 40 µs) à Hochgeschwindigkeitsregelung der Oberflächentemperatur im Messfleck
• Hochgeschwindigkeits-Quotientenpyrometer Metis H322:
  • 600°C – 1600 °C
  • Erfassungszeit: < 40 µs
  • Spektralbereich: 1,65 - 1,8 µm / 1,45 - 1,65 µm
  • interner PID-Regler zur Regelung der Strahlleistung (Analogausgang mit Einstellzeit < 80 µs) à Hochgeschwindigkeitsregelung der Oberflächentemperatur im Messfleck