FAQ Selektives Laserschmelzen (SLM) - 3D-Druck Metall

Was genau ist unter SLM zu verstehen?

SLM ist die Abkürzung für den englischen Begriff Selective Laser Melting (deutsch: Selektives Laserschmelzen). Umgangssprachlich wird das Verfahren auch 3D-Metall-Druck genannt.

Die Bauteile entstehen durch das vollflächige lokale Verschmelzen pulverförmiger Schichten schweißbarer Metalle mit Hilfe eines Lasers. Die Bauteile weisen eine sehr hohe Dichte auf, die zu vollwertigen mechanischen Eigenschaften und hoher mechanischer Belastbarkeit führt.

Neben der reinen SLM-Herstellung können Bauteile auch im sog. Hybridverfahren produziert werden. Dabei werden auf konventionell hergestellte Grundkörper durch das additive Verfahren entsprechende Geometrien aufgebracht.

Was sind die Vorteile des selektiven Laserschmelzens?

Als ein grundlegendes Verfahren der additiven bzw. generativen Fertigung, bietet das selektive Laserschmelzen eine Reihe von Vorteilen gegenüber konventionell gefertigten Bauteilen:

  • Direkte Herstellung aus CAD-Daten
  • Vollwertige mechanische Eigenschaften
  • Homogene Gefüge, Dichte > 99,8%
  • Herstellung in kürzester Zeit
  • Keine Kosten für Werkzeuge und Formen
  • Völlig neue Gestaltungsfreiheit
  • Funktionsintegrationen, wie z.B. Leichtbau und innenliegende Geometrien
  • Ressourceneffizienz

 

Gerne beraten wir Sie dazu, wie Sie die Potentiale des Verfahrens ganz individuell für Ihr Bauteil und Ihren Prozess heben können.

Welche Materialien können verarbeitet werden?

Aufgrund umfassender interner Erprobungen, warten wir mit einer großen Materialpalette auf:

  • Aluminium 3.2381 AlSi10Mg
  • Aluminium 3.2163 AlSi9Cu3
  • Edelstahl 1.4404 X2CrNiMo 17-12-2
  • Inconel 625 2.4856
  • Inconel 718 2.4668
  • Titan 3.7165 TiAl6V4
  • Werkzeugstahl 1.2709 X3NiCoMoTi 18 9 5

 

Weitere Metalle und Kunststoffe auf Anfrage.

Was sind die maximalen Abmessungen für ein Bauteil?

Die maximale Größe des zu fertigenden Bauteils ist im Wesentlichen abhängig vom Umfang des verfügbaren Bauraums. Wir stellen Ihnen Bauräume von  280 x 280 x 300 mm bereit.

Für den Produktionsprozess verschweißen wir das Bauteil zu Beginn einer Grundplatte. Die Fixierung dient der Wärmeableitung als auch der mechanischen Stabilisierung. Wabenförmige Stützstrukturen werden an Stellen benötigt, an denen eine Kontur nicht auf einer vorherigen Kontur, sondern ins lose Pulverbett, aufgeschmolzen wird.

Die Bauteile werden zeit- und kostensparend in einem Arbeitsgang gefertig.

Sind die mechanischen Eigenschaften vergleichbar mit Walz-, Schmiede- oder Frästeilen?

Eindeutig ja! Die im SLM-Verfahren hergestellten Bauteile sind nach dem Bau direkt einsetzbar und sind vergleichbar mit Schmiede- oder Walzteilen. Sie verfügen über vollwertige mechanische Eigenschaften und eine homogene Gefügedichte von mehr als 99,8%. Die Aluminiumlegierung AlSi10Mg besitzt sogar bessere Eigenschaften als im Sandgussverfahren.

Sind innenliegende Strukturen und Hinterschneidungen realisierbar?

Eindeutig ja! Durch den schichtweisen Aufbau der Bauteile entsteht eine völlig neue Gestaltungsfreiheit bei der Entwicklung von Produktion und Produkten. Die Konstruktion lässt sich von der Funktion des Bauteils her denken. Anders als bei den meisten konventionellen Verfahren sind innenliegende Strukturen und Hinterschneidungen ganz einfach zu realisieren.

Welche Lieferzeiten sind bei SLM üblich?

Je nach Projektumfang kann die Lieferzeit nur wenige Tage betragen. Liegen freigegebene Daten vor, liegt der eigentliche Druckvorgang regelmäßig unter 24 Stunden.

Welche konstruktiven Änderungen sind vor dem Druck ggf. erforderlich?

Vorübergehende Änderungen bestehen häufig in Anpassungen zwecks Nachbearbeitung. Hierbei handelt es sich jedoch um temporäre Modifikationen, die Geometrie des Fertigteils entspricht in diesen Fällen exakt der des ursprünglich angefragten Bauteils.

Bleibende Änderungen stellen Anpassungen zur Verbesserung des Druckprozesses, zur Optimierung der Topologie, zur Simplifizierung oder zur Funktionsintegration dar. Hierbei kann die Geometrie des Bauteils in Abstimmung mit dem Kunden dauerhaft geändert werden. Grundsätzlich sind bleibende konstruktive Änderungen selten zwingend erforderlich. Hierzu stehen Ihnen unsere Experten beratend zur Seite.

Welche Unterschiede bestehen zwischen SLM und ähnlichen Verfahren wie Selective Laser Sintering (SLS) und Laser Beam Melting (LBM)?

Da die additive Fertigung bisher noch nicht in der Einteilung der Fertigungsverfahren (DIN 8580) erfasst ist, werden Verfahrensbezeichnungen gelegentlich parallel/undifferenziert verwendet.

Nachfolgend die am häufigsten anzutreffenden Verwendungen:

  • SLM: Aufschmelzen mittels Laserstrahl, tendenziell Bezeichnung für homogene Werkstoffe (stofflich, morphologisch)
  • SLS: Aufschmelzen mittels Laserstrahl, tendenziell Bezeichnung für inhomogene Werkstoffe (stofflich, morphologisch)
  • LBM: Aufschmelzen mittels Elektronenstrahl, höhere Prozesstemperaturen als bei SLM-/SLSVerfahren
Wie läuft der Druckprozess ab? Welche Schritte sind in Vorbereitung, Druck und Nachbehandlung erforderlich (also von der Bauteil-Idee/-Zeichnung bis zum fertigen Bauteil)?

Vorbereitung:

  1. Analyse der 3D-Daten
  2. Anpassung der Konstruktion (siehe oben)
  3. Orientierung
  4. Positionierung
  5. Slicing
  6. Kalkulation der Durchlaufzeit auf der Maschine

Druck:
Der Werkstoff liegt als Pulver auf der Bauplattform vor und wird schichtweise per Laser aufgeschmolzen. Dies passiert selektiv, sprich genau dort, wo das Bauteil entsteht und additiv, d.h. Schicht für Schicht. Nach jedem Schmelzvorgang wird die Bauplattform mit den entstehenden Bauteilen um die Dicke der aufgebrachten Schicht abgesenkt, eine neue Schicht Pulver über die Bauplattform gezogen und der Vorgang beginnt von Neuem.

Nachbehandlung:
Hier arbeiten wir eng mit unserem Mutterunternehmen Wenz-Mechanik zusammen, dem Spezialisten für High End CNS-Fräsen.

  • standardmäßig entfernen wir Stützmaterial (Entstützen)
  • Strahlen der Bauteiloberflächen
  • ggf. Wärmebehandlung; auf Wunsch: CNC-Nachbearbeitung (Passungen, Gewinde etc.)
  • Oberflächenbehandlung (Polieren, Lackieren, ...)

 

Was passiert während der Vorbereitung? Welche Datensätze werden generiert? Was bedeutet STL?

Es werden 3D-Daten zur Verfügung gestellt. Diese CAD (Computer Aided Design)-Daten, häufig im STEP-Format, werden in ein neutrales STL (Surface Tesselation Language) -Datenformat übertragen, welche wiederum im Slicing-Process in ein maschinenlesbares Format gebracht werden, welches auf G-Code basiert.

Welche Nachbehandlung ist für jedes Bauteil erforderlich (verfahrensbedingt)?

Das Bauteil wird, während es noch auf der Bauplatte verschweißt ist, wärmebehandelt, um die eingebrachten Spannungen zu verringern. Im Anschluss erfolgt die Abtrennung von der Bauplatte und die manuelle Entfernung des Support-Materials. Abschließend wird das Bauteil zweistufig gestrahlt.

Welche Nachbehandlungsoptionen stehen über die Standardverfahren hinaus zur Verfügung?

Über die Standardverfahren hinaus kann das Bauteil im Sinne einer kombinierten Fertigung spanend nachbearbeitet werden, um erforderliche Toleranzen und Passungen herzustellen. Weitere Nachbehandlungsoptionen stellen bspw. Oberflächenveredlungsverfahren dar.

Hier arbeiten wir eng mit unserem Mutterunternehmen Wenz-Mechanik zusammen, dem Spezialisten für High End CNC-Fräsen.

  • standardmäßig entfernen wir Stützmaterial (Entstützen)
  • Strahlen der Bauteiloberflächen
  • ggf. Wärmebehandlung; auf Wunsch: CNC-Nachbearbeitung (Passungen, Gewinde etc.)
  • Oberflächenbehandlung (Polieren, Lackieren, ...)

Wir beraten Sie gerne Alle Potentiale der additiven Fertigung ausschöpfen - mit uns!