Processes & Technologies W3D-TECH-10 ISO/ASTM 52900 Validiert

Multi-Laser LPBF: Productivity Scaling and Stitching Accuracy

Multi-laser LPBF systems in volume production: 4 to 12 fiber lasers, optical alignment, stitching zone integrity, gas flow dynamics, and build economics.

Stand: 2026-03-24 Lesezeit: 9 min Fachredaktion Additive Fertigung
Executive Summary & Key Engineering Takeaways Normative Status: Validated

Multi-laser LPBF systems drive industrial volume scaling. By deploying 4 to 12 fiber lasers simultaneously, build rates scale from 30 cm3/h to beyond 250 cm3/h, requiring tight optical calibration in stitching regions.

  • Produktivitätssteigerung um den Faktor 3.5 bis 7 bei Bauteilen mit hohem Schmelzvolumen.
  • Stitching-Fehler in Überlappungszonen werden durch Überlappungsscans und Offset-Verschachtelung unter 15 µm gehalten.
  • Hochleistungs-Gaskreisläufe mit laminarer Querströmung sind obligatorisch, um Laserinterferenz durch Schmauch zu verhindern.
Laser-Anzahl
4 - 12 Scanner
Aufbaurate
bis 350 cm3/h
Stitching-Präzision
< 15 µm
Bauraum-Diagonale
bis 1.000 mm

Technical Specifications & Comparison Matrix

ISO/ASTM 52900
Merkmal 1-Laser System (400 W) 4-Laser System (4x 500 W) 12-Laser Großraum (12x 1 kW)
Aufbaurate AlSi10Mg 25 - 40 cm3/h 110 - 160 cm3/h 300 - 450 cm3/h
Aufbaurate 316L 15 - 25 cm3/h 60 - 90 cm3/h 180 - 260 cm3/h
Gasströmungskonzept Einfache Querströmung Zonierte Kaskadenströmung Segmentierte Hochgeschwindigkeitsdüsendecke
Optische Überdeckung Keine Überlappung Voll- oder Teilüberlappend Matrix-Scanfelder mit dyn. Z-Achse
01

Stitching Strategies and Seam Integrity

Wenn zwei oder mehr Laser denselben Bauteilbereich belichten, muss die optische Deckungsgleichheit im Mikrometerbereich gewährleistet sein. Ungenauigkeiten führen zu Porositätsbändern oder Oberflächenversatz in der Stitching-Linie. Moderne Steuerungen verwenden dynamische Übergangsstreifen mit verschachtelten Vektoren (Interlaced Scanning), sodass keine harten Übergangskanten im Werkstoffgefüge entstehen.

02

Soot Management during Simultaneous Exposure

Mehrere Laser erzeugen proportional größere Mengen an Metalldampf und Kondensatpartikeln. Trifft ein Laserstrahl auf eine Schmauchwolke eines Nachbarlasers, kommt es zu Defokussierung, Streuung und Energieabfall am Pulverbett. Hochentwickelte Strömungssimulationen (CFD) sichern eine turbulenzfreie, gleichmäßige Gasgeschwindigkeit über die gesamte Bauplatte.

03

Economics and Capex Amortization

Die Anschaffungskosten für Multi-Laser-Anlagen liegen deutlich höher als für Single-Laser-Maschinen. Der ROI rechnet sich jedoch drastisch bei Bauteilen mit hohem Füllgrad der Bauplatte oder bei großen Strukturteilen (z. B. Satellitenträger, Raketendüsen), bei denen Single-Laser-Maschinen Bauzeiten von über 200 Stunden benötigen würden.

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Frequently Asked Questions (FAQ)

Führen Stitching-Zonen zu Festigkeitsverlusten?
Bei korrekt kalibrierten modernen Systemen mit verschachtelten Scanvektoren zeigen Zugproben aus Überlappungszonen keine statistisch signifikante Festigkeits- oder Dehnungsverminderung gegenüber Monolaser-Bereichen.
Können alle Laser gleichzeitig auf denselben Bereich feuern?
Die Scanfeld-Zuordnung wird von der Slicing-Software optimiert. Laser dürfen thermisch nicht zu nah beieinander arbeiten, um lokale Überhitzungen des Schmelzbads zu vermeiden.
Welche Schutzgasmenge erfordert ein 8-Laser-System?
Durch geschlossene Umlaufsysteme mit automatischer Filterrückspülung bleibt der Netto-Argonverbrauch moderat (ca. 2 - 5 l/min im Regelbetrieb), während interne Umwälzraten über 3.000 m3/h erreichen können.

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