SLS Selektives Lasersintern
Verfahren
Das selektive Lasersintern ist ein additives Fertigungsverfahren, mit dem 3D-Objekte aus Metall mit Hochleistungs-Laserstrahlen aufgebaut werden. Im ersten Schritt wird mit einer Rakel (oder mehreren Rakeln) eine dünne Schicht Pulver auf die Bauplattform aufgetragen. An den von einer CAD-Datei vorgegebenen Koordinaten schmilzt ein Laser mit Temperaturen bis 1250 °C das Metallpulver. Der Bauraum ist während der gesamten Bauphase mit einem Schutzgas gefüllt, um so eine Oxidation des Metalls zu verhindern.
Materialien
Polyamidische-Kunststoffe (PA) zeichnen sich durch Langzeitstabilität und ihre mechanische Belastbarkeit aus. Sie haben eine hohe Beständigkeit gegen viele Chemikalien und sind in vielen Farben erhältlich. Wir stellen auch mediendichte Objekte her. Möglich sind ungefüllte Kunststoffe oder gefüllte, weiche und hoch temperaturstabile Kunststoffe
Eigenschaften
Verwendung: PA12 (PA2200) ist ein Pulver auf Basis von Polyamid 12. Bauteile aus diesem Material weisen meist eine etwas raue Oberfläche auf. PA12 wird häufig für voll funktionsfähige Bauteile sowie als Ersatzwerkstoff für entsprechende Spritzgießwerkstoffe eingesetzt.
Lasersintern
Lasersintern ist eine laserbasierte Technologie, die solide Pulvermaterialien verwendet, in der Regel Kunststoffe. Die Partikel im Pulverbett werden durch einen computergesteuerten Laserstrahl selektiv gebunden, indem die Pulvertemperatur über die Glasübergangstemperatur hinaus erhöht wird, bei der benachbarte Partikel ineinander fließen. Es sind keine Stützstrukturen erforderlich, da das Pulver selbsttragend ist,.
SLS in der Anwendung
Durch das Lasersintern sind dreidimensionale Objekte in nahezu jeder denkbaren Form möglich. Sie zeichnen sich durch hohe mechanische Belastbarkeit und Beständigkeit gegen Chemikalien aus. Mit diesen Eigenschaften ergeben sich verschiedenste Einsatzgebiete wie im Sondermaschinenbau, in der Medizintechnik, in der Automobilindustrie, in der Architektur und sogar in der Luft- und Raumfahrttechnik.
Vorerst war der Prototypenbau das Ziel
Seinen Ursprung hat das Verfahren im Rapid Prototyping. Bei diesem Verfahren werden anhand von CAD-Konstruktionsdaten Musterbauteile werkzeuglos gefertigt. So entfällt die Entwicklung und Herstellung von Formwerkzeugen und es entstehen funktionsfähige Modelle, mit sehr kurzen Lieferzeiten. Anpassungen des Designs können in den 3D-Daten vorgenommen werden, Im Entwicklungsprozess entsteht so ohne Zeitverlust ein neues Modell und Kosten- sowie Zeitaufwand einer Produkteinführung können reduziert werden.
Bauteile werkzeuglos herstellen
Durch die hohe Widerstandsfähigkeit des Materials, die Genauigkeit des Fertigungsprozesses und die konstruktiven Freiheiten findet das Lasersintern immer mehr Einzug in die Vor- und Kleinserienfertigung (Rapid Manufacturing), Es etabliert sich neben Produktionstechniken wie Drehen, Fräsen oder Spritzgießen. Kleinserien oder individuelle Bauteile lassen sich schnell und präzise in beliebiger Stückzahl produzieren. Das Entfallen von Werkzeugwechseln und Rüstzeiten macht sich deutlich bemerkbar. Auch der reduzierte Materialverbrauch ist ein grosser Vorteil. Nachträgliche Tauchverfahren oder Lackierungen verhelfen zur gewünschten Optik und Oberflächenstruktur.
Fast grenzenlose Gestaltungsfreiheit
Mit der innovativen Fertigungstechnik sind der Komplexität kaum Grenzen gesetzt. Beinahe jede Produktidee kann mittels Lasersintern verwirklicht werden. Da bei diesem Verfahren keine Stützstrukturen erforderlich sind, lassen sich beliebige dreidimensionale Geometrien erzeugen. Es sind auch innenliegende Strukturen und Hinterschneidungen möglich. So müssen unterschiedliche Funktionsteile nicht erst umständlich zusammengebaut werden, sondern das Bauteil kann in einem Arbeitsgang produziert werden. Auch nach der Markteinführung spielt das Lasersintern seine Vorteile aus, denn Änderungen am Produkt können jederzeit vorgenommen werden. Auch nach Beendigung des Produktlebenszyklus‘ ist ein kostengünstiger Nachbau von Ersatzteilen denkbar.
Montage
Beim Designen von Bauteilen, die erst nach dem Druck montiert werden, muss ein ausreichender Abstand zwischen den einzelnen Bauteilen eingerechnet werden. Eine perfekte Passform in der CAD-Software macht noch keine perfekte Passform nach dem Druck. Ihre Software ist nicht in der Lage, den Reibungskoeffizienten der gedruckten Teile zu simulieren. Sie sollten mindestens 0,6 mm Platz zwischen den einzelnen Bauteilen lassen. Bei Bauteilen mit großen Oberflächen und Wandstärken sollte ein noch größerer Abstand einberechnet werden.
Damit wir Ihr Bauteil mit den bestmöglichen Abmessungen für die Montage drucken können, erstellen Sie Ihre Dateien bitte unter Berücksichtigung der relativen Ausrichtung Ihrer Bauteile für die Endmontage.
Konkavitäten Löcher, Kanäle
Beim Sintern sind Löcher mit kleinem Durchmesser einer hohen Wärme ausgesetzt. Es kann sein, dass Restpulver in den Löchern schmilzt. Damit die Löcher frei bleiben, planen Sie bei der Konstruktion einen Durchmesser von mindestens 1 mm ein.
Innen liegende Kanäle lassen sich ab einer gewissen Länge nur noch schwer säubern, insbesondere wenn das Restpulver teilweise gesintert ist. Wir empfehlen daher einen Durchmesser von mindestens 3 mm für innen liegende Kanäle.
Wandstärke
Beim 3D-Druck bezieht sich die Wandstärke auf den Abstand zwischen der einen Oberflächenseite eines Bauteils und der gegenüberliegenden einfachen Oberfläche. Für Polyamid empfehlen wir eine Mindestwandstärke von 1 mm, für Filmscharniere sind jedoch auch schon 0,3 mm ausreichend. Mit einer hohen Wandstärke wird eine feste Oberfläche erreicht, während bei einer geringen Wandstärke eine flexible und dehnbare Oberfläche geschaffen wird. Oberflächen mit geringer Wandstärke sind für die Konstruktion eines Federbauteils geeignet, das gewisse Federungseigenschaften benötigt. Das Bauteil wird dadurch leicht und flexibel. Wenn die Wände der Oberfläche dicker gestaltet sind, wird die genteilige Wirkung erzielt.
Verformung, Verzug
Vom Konstruieren von grossen, flachen Bauteilen in Formaten wie beispielsweise A4, raten wir dringend ab. Es wird in den meisten Fällen zu einer Verformung des Modells kommen. Diesen Vorgang nennt man „Verziehen“. Auch wenn Sie Supportstege unter Ihrem flachen Bauteil platzieren, wird dieses Problem auftreten oder die Verformungswahrscheinlichkeit erhöht sich sogar.