SELEKTIV LASERSINTERN

Das Selektiv Laser-Sintern in Kunststoff ist bereits seit Anfang der 1990er Jahre eines der wichtigsten und leistungsstärksten Schichtbauverfahren. Mittlerweile hat die Technologie einen Reifegrad erreicht, der  wirtschaftliche Fertigung von Funktionsprototypen und Kleinserienteilen ermöglicht; 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

• Vakuumgießen
• Metall-Feingießen

VORTEILE

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

MATERIALIEN

• PA – Download
• PP – Download
• ABS – Download

TECHNOLOGIE

Voraussetzung für ein hochwertiges SLS-Bauteil ist ein sauberes STL-Datenmodell, welches zuerst, wie auch bei der Stereolithographie, durch  das so genannte “Slicen“ in zahlreiche, virtuelle Schichten zerlegt wird.

Die Werkstoffe werden als Pulver bevorratet 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 der aktuellen Schicht auf. Die vom Laser zugeführte Energie absorbiert das Pulver, wodurch sich lokal begrenzt Materialpartikel verbinden und in diesem Bereich 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 (AM) genannt.

ANWENDUNGEN

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

MATERIALIEN

• reine Metalle: Titan, WZ-Stahl, Edelstahl, Aluminium
• 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.