3D Druck Service und Dienstleistung

SLM Laser Metallpulver
SLM - SELEKTIVES LASERSCHMELZEN
- Metalldruck
- Geometriefreiheit
- Leichtbau
3D Druck Mesh Gitterstruktur
MESH GITTERSTRUKTUREN
- Leichtbau
- Weniger Materialeinsatz
- Hohe Festigkeit
Bauplattform SLM
3D METALLDRUCK SLM
- Komplexe Strukturen
- Innenliegende Strukturen
- Oberflächennahe Kühlkanäle
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3D Druck Metall (SLM)

Selektives Laserschmelzen (SLM) zur Fertigung von Werkzeugen, Funktionsteilen und Prototypen


Der Schichtaufbau beim selektiven Laserschmelzen (Metalldruck)

Das 3D Metalldruck Verfahren selektives Laserschmelzen (Engl. „Selective Laser Melting“ [SLM] oder auch Laser Powder Bed Fusion [LPBF oder L-PBF] genannt), ist ein additives Fertigungsverfahren. Hierbei wird eine Bauteilkontur und Geometrie mit einem Laserstrahl abgefahren und das Metallpulver lokal verschmolzen. Der 3D Druckprozess wird Schicht für Schicht fortgeführt, bis alle Schichten vollständig miteinander verschmolzen sind. Nach jeder Schicht wird die Bauplattform abgesenkt und neues Metallpulver mit einem Rakel aufgetragen. Die neuen Schichten werden in Schichtdicken von 20-100 µm, je nach Anforderung der Genauigkeit, aufgetragen. Diese Schritte werden so lange wiederholt, bis das Bauteil seine endgültige Form und Geometrie erreicht hat. So entsteht Schicht für Schicht ein massives metallisches Bauteil. Das nicht verschmolzene Metallpulver wird nach dem fertigen Bauprozess entfernt und das fertige Bauteil kann entnommen werden.

Bearbeitung von 3D gedruckten Metallteilen

Man kann alle 3D gedruckten metallischen Bauteile genau so bearbeiten, wie andere metallische Bauteile.

    • Wärmebehandelbar
    • Zerspanbar (Fräsen, Drehen, Sägen, Schleifen usw.)
    • Lackierbar
    • usw.

Gängige Werkstoffe für das selektive Laserschmelzen:

    • Werkzeugstahl 1.2709 (Härtbar bis 54 HRC)
    • Edelstahl 1.4404 (Austenitisch, Rostfrei)
    • Aluminium AlSi10Mg

Konstruktive Grundlagen

Entgegen der Stützstrukturen, welche bei der Stereolithographie oder anderen Kunststoff 3D Druck Verfahren benötigt werden, sind die Stützstrukturen bei Metallteilen nicht so einfach zu entfernen. Aus diesem Grund sollte man sich vor dem 3D Druck von Metallteilen Gedanken über die konstruktive Auslegung machen.

Wie der Name selektives Laserschmelzen schon sagt wird im Bauprozess ein Schmelzbad erzeugt. Der Laser bringt lokal so viel Energie in das Pulver, dass es sich um den Laserspot herum verflüssigt. Probleme entstehen dann, wenn der Laser ein Schmelzbad in Bereichen erzeugt, bei denen unterhalb des Schmelzbades nur Metallpulver vorliegt. Die flüssige Schmelze fällt dann in das Pulver ab und die Struktur in der Schicht ist unterbrochen. (Vergleichbar als wenn man Wasser in Sand gießen würde)

Ab wann braucht man Stützstrukturen?

Allgemein gilt, dass Stützstrukturen bei Winkeln kleiner 45° zur Bauplattform benötigt werden. Wenn man sich also für selektives Laserschmelzen als 3D Druck Verfahren entschieden hat und dieses nutzen möchte, muss sich ein Konstrukteur / Ingenieur Gedanken über die einzelnen Flächen am Bauteil machen. Zumindest dann, wenn das Metallteil kostengünstig und ohne aufwendige Nacharbeit gefertigt werden soll.

Kosten beim selektiven Laserschmelzen

Die Kosten für ein 3D gedrucktes Metallteil setzen sich nicht nur aus dem reinen Druckprozess zusammen. Je nachdem wie viel Stützstrukturen benötigt werden fallen beim selektiven Laserschmelzen weitere Kosten durch die Prozesszeit und Nacharbeit von Stützstrukturen an. Als Beispiel dauert der Prozess die Stützstrukturen im Pulverbett zu bauen etwa 2-3x so lange wie eine vergleichbare Fläche eines massiven Körpers. Somit verlängern unnötige Stützstrukturen den Bauprozess und erzeugen nicht unerhebliche Prozesskosten.

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Die Stützstrukturen

Nachdem das 3D gedruckte Metallteil aus der Maschine genommen wurde, müssen die Stützstrukturen entfernt werden. Die Stützstrukturen sind kleine meist senkrechte Stützen, die während des Bauprozesses benötigt werden. Jedes Mal, wenn am Metallteil Überhänge und Winkel <45° entstehen muss die mit dem Laser erzeugte flüssige Metallschmelze gestützt werden. Setzt man keine Stützstrukturen würde das Schmelzbad absacken. Die Folge wäre eine Fehlstelle im Metallteil bis hin zum völligen versagen der Kontur.

Ein weiterer Grund für Stützstrukturen ist die Wärmeableitung des Metall Schmelzbades. Nachdem der Laser die Kontur aufgeschmolzen hat, muss die Wärme abgeführt werden. Geschieht dies nicht oder in nicht ausreichendem Ausmaß, kann es zu Verzügen oder Rissen im Metallteil kommen. Entsprechend muss vor dem selektiven Laserschmelzen überlegt und analysiert werden, wo und in welchen Umfang Stützstrukturen benötigt werden.

Entfernen der Stützstrukturen

Nachdem der Metall 3D Druckprozess des selektiven Laserschmelzen beendet wurde muss das Bauteil von der Bauplattform entfernt werden. Dies geschieht meist durch Erodieren oder Absägen der Bauteile. Anschließend erfolgt die weitere Bearbeitung meist durch händische Schleifarbeit. Die Metall 3D gedruckten Bauteile werden dann noch an den Stellen, an denen die Stützstrukturen das Bauteil berührt haben, geschliffen. Wenn die Stützstrukturen dann entfernt sind, erfolgt meist nur noch ein Strahlen der Oberfläche, damit diese ein gleichmäßiges und glattes Oberflächenbild aufweisen. Zum Strahlen werden meist Glasperlen genutzt, die mit Hilfe von Druckluft auf die Oberfläche geschossen werden.


weitere mögliche Werkstoffe für das selektive Laserschmelzen:

    • Edelstahl 1.4542 (Martensitisch)
    • Werkzeugstahl 1.4540
    • Aluminium AlMgSi0.5
    • Inconel 718
    • Inconel 625
    • CobaltChrom Stahl
    • Titan Ti6Al6V – 3.7164
    • Kupfer
    • Messing

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