Selektiv
Lasersintern

Selektiv Lasersintern

 

Das selektive Laser-Sintern in Kunststoff gehört bereits seit Anfang der 1990er Jahre zum Portfolio gängiger Rapid Prototyping - Verfahren. Mittlerweile hat die Technologie einen Reifegrad erreicht, der es erlaubt, das SLS auch zur wirtschaftlichen Fertigung von Funktionsprototypen und Kleinserien einzusetzen; und zwar unter Verwendung von Originalwerkstoffen.

Das Verfahren kommt bevorzugt dann zum Einsatz, wenn aufgrund der hohen Komplexität kein klassisches Fertigen möglich ist oder bei geringen Stückzahlen zu hohe Initialkosten anfallen würden.

Die besondere Stärke dieses Verfahrens ist die Möglichkeit in kürzester Zeit hochkomplexe Bauteile mit Funktionalität (ohne Werkzeug!) herzustellen.

Die in Pulverform zugeführten Werkstoffe werden im Bauprozess durch einen Laser entlang der Modellkontur selektiv aufgeschmolzen.

Typische Anwendungen für Kunststoff-Sinterteile sind Applikationen mit hohen mechanischen, thermischen und chemischen Belastungen: im Automotiv-Bereich sind das z.B. Motoren- und Getriebeteile; Klima- und Heizungselemente in der Luftfahrt. Die Möglichkeit der Leichtbauweise kommt in der Robotik zum Einsatz.

 

Anwendungen

  • Funktionsprototypen
  • Hochbelastbare Bauteile
  • Urmodelle für Folgeverfahren
  • Einzelanfertigungen
  • Kleinserien

 

Folgeverfahren

 

Vorteile

  • Verwendung von Originalwerkstoffen ohne Werkzeugkosten
  • schnelle Verfügbarkeit funktionsfähiger Teile
  • hochkomplexe Teile und Bauteile in Leichtbauweise
  • keine konstruktive Einschränkungen (Hohlräume, Hinterschneidungen)
  • beliebig große Bauteile duch Zusammensetzen von Elementen möglich
  • Veredelungen durch Glätten, farbliche Infiltrierungen oder Beschichtungen

 

Materialien

  • PA - Download
  • PP - Download
  • ABS - Download

 

Technologie

Voraussetzung für ein hochwertiges Bauteil ist ein exaktes STL-Datenmodell, welches zuerst wieder durch “Slicen“ in zahlreiche virtuelle Schichten zerlegt wird.

Die Werkstoffe werden als Pulver bevorratet, beispielsweise ein Polyamid 12, und im Verfahren auch in dieser Form zugeführt. Eine Walze oder ein Rakel sorgt für einen gleichmäßigen Schichtauftrag auf der Bauplattform mit typischen Dicken von 0,06 bis etwa 0,15 mm. Es entsteht ein Pulverbett. Ist die definierte Dicke erreicht, schmilzt ein Laser das Pulver entlang der Bauteilkontur abschnittsweise auf. Die vom Laser zugeführte Energie absorbiert das Pulver, wodurch sich lokal begrenzt Materialpartikel - unter Reduktion der Gesamtoberfläche - verbinden und in diesen Bereichen verfestigen.

Ist eine Schichtlage vollständig gefertigt senkt sich die Bauplattform um einen Höhenschritt (= Schichthöhe) ab und es beginnt der Zyklus für die nächste Lage. Das Pulver wird dabei durch Anheben einer Pulverplattform, welche sich neben der Bauplattform befindet (andere Systeme bevorraten das Pulver direkt in der Rakel) dem Prozess zugeführt.

In dieser Weise entsteht das Werkstück Schicht für Schicht in vertikaler Richtung, wodurch es möglich ist hochkomplexe Konturen zu erzeugen und zudem den gesamten Bauraum mit vollkommen unterschiedlichen Teilen zu füllen. Ist die letzte Schicht gesintert, muß auch hier das Teil von dem nicht aufgeschmolzenem Pulver gereinigt werden.

 

 

Metall-Sintern

 

Durch das Selektiv Lasersintern in Metall können heute schon hochwertige Prototypen und Endprodukte hergestellt werden. Unter anderem Triebwerkskomponenten, Turbinenschaufeln, Kronen, Brücken, orthopädische Implantate oder Werkzeugeinsätze. Diese Art der Fertigung wird auch additive Manufacturing oder 

 

Anwendungen

  • Dentalbereich
  • Knochen- und Gelenkersatz
  • Luft- und Raumfahrt (Leichtbauweise)
  • Automobiltechnik (Leichtbauweise)

 

Materialien

  • Reine Metalle: Titan, WZ-Stahl, Edelstahl, Alu
  • Legierungen: Titan, Aluminium, Nickel, Bronze
  • Legierungen: Kobalt-Chrom, Inconel

 

Vorteile

  • hochkomplexe Teile und Bauteile in Leichtbauweise
  • keine konstruktive Einschränkungen (Hohlräume, Hinterschneidungen)
  • Veredelungen durch Schleifen und Polieren

 

Technologie

Auch beim Metall-Sintern wird zuerst ein exaktes STL-Datenmodell benötigt. Der wesentliche Unterschied zum Kunststoffsintern besteht in der Notwendigkeit, wieder mit einer Stützgeometrie zu arbeiten, welche als Ergänzung zum CAD Modell des Bauteils noch angelegt werden muß. Die benötigte Stützgeometrie ist auch der Grund dafür, daß im Metall-Sintern kein Übereinanderbauen von Teilen im Bauraum möglich ist.

Der Support muss so ausgelegt sein, dass ein Verzug oder gar mögliches Abreißen durch auftretende Spannungen verhindert wird und auch eine gute Wärmeableitung erfolgen kann. Nach der Positionierung im virtuellen Bauraum und der Generierung des Support folgt wiederum – ganz analog zur Stereolithographie – das “Slicen“.

Das eigentliche Erstellen der physischen Schichten, d.h. Anlegen des Pulverbett, lokales Aufschmelzen usw., verläuft identisch zum Kunststoff-Sintern.

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