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Laserschmelzen - Technologie

... Auftragen statt wegfräsen

Beim selektiven Laserschmelzen (SLM) werden Bauteile aus Metallpulver schichtweise unter Einwirkung eines Laserstrahls hergestellt. Die Herstellung erfolgt direkt aus 3D-CAD Daten und ist nicht an konventionelle Fertigungsrichtlinien gebunden.

 

Laserschmelzen
  • Schichtweise/additiv fertigen
    Herstellung filigraner Strukturen, Hinterschneidungen, Freiformflächen, Hohlräume, innen liegende Geometrien, etc.

  • Fertigungskosten reduzieren
    Direkte Herstellung aus 3D-CAD Daten, keine Werkzeuge und Formen erforderlich, Fertigungsschritte vereinfachen, Production on Demand

  • Entwicklungszeit verkürzen
    Schnelle Herstellung von Funktionsprototypen, seriennahe Materialen, simultane Herstellung verschiedener Varianten
  • Funktionen integrieren
    Konturnahe Temperierung von Werkzeugeinsätzen, Topologieoptimierung, Osseointegration, Hohlstrukturen, Sollbruchstellen, Luftkanäle, Schmierung, uvm.

  • Ressourcen schonen
    Lokales Aufschmelzen, ca. 95 % Wiederverwendung des nicht-verschmolzenen Pulvers, Materialeinsatz nur an notwendigen Bereichen
  • Lieferzeit verkürzen
    Lieferung in wenigen Arbeitstagen, Fertigungsaufwand reduzieren, alles aus einer Hand
  • Anwendungsoptimiert entwickeln
    Konstruktion von Bauteilen ohne konventionelle Fertigungsrichtlinien

 

3D-CAD Datensatz

Am Anfang steht die Konstruktion, welche mithilfe eines CAD-Programms erstellt wird. Dieses Volumenmodell wird im STL-Format exportiert und ist Grundlage für die additive Fertigung.

Datenvorbereitung

Nun wird der Datensatz für die Fertigung vorbereitet. Dabei werden Fehler in der STL-Datei repariert, das Bauteil im Bauraum orientiert, mit Stützstrukturen versehen und dann virtuell in die zuvor gewählten Schichtstärken zerlegt.

Fertigungsprozess

Nachdem die erste Schicht Pulver von ca. 20 - 60 µm auf der Bauplattform aufgetragen ist, wird mithilfe eines Laserstrahls die zuvor generierte Fläche abgefahren und vollständig aufgeschmolzen. Anschließend wird die Bauplattform um die Schichtstärke abgesenkt, neues Pulver aufgetragen und der Prozess beginnt von Neuem.

Nachbearbeitung

Ist der Bauprozess beendet, wird das Bauteil aus der Prozesskammer entnommen und von nicht verschmolzenem Pulver und Stützstrukturen befreit. Anschließend stehen verschiedene Nachbearbeitungsprozesse zur Verfügung. Diese reichen von Oberflächenbehandlungen wie Strahlen, Polieren und Beschichten bis hin zur spanenden Nacharbeit wie Fräsen von z. B. Planflächen und Passungen. Exakt abgestimmte Wärmebehandlungen für spezifische Anwendungen runden das Finish ab.

Laserschmelzen

Materialien

... Materialvielfalt für ein breites Anwendungsspektrum.

Materialinformation: AlSi10Mg , AlSi9Cu3

Durch die additive Fertigung können mit Hilfe verschiedener Aluminiumlegierungen komplexe Leichtbaustrukturen realisiert werden. Die mit dem Laserschmelz-Verfahren hergestellten Bauteile übertreffen sogar die mechanischen Eigenschaften aus konventionellen Verfahren wie dem Fein-, Sand- oder Druckguss. Durch eine Gefügedichte von mehr als 99 % können Lunker wie sie beim Gießen entstehen ausgeschlossen werden. Die werkzeuglose Herstellung bietet dabei eine schnelle, wirtschaftliche und flexible Lösung, u. a. auch für Funktionsprototypen in der Entwicklungsphase.

Eigenschaften:

  • gute Festigkeit und Härte
  • gute gießtechnologische Eigenschaften
  • hohe dynamische Belastbarkeit
  • Universallegierung

Anwendungen:

  • Funktionsteile in Leichtbau
  • Automotive
  • Getriebebau
  • Motorenbau

Ihre Vorteile im Überblick:

  • funktionsfähige Prototypen für Versuchszwecke
  • Entfall von Werkzeugen oder Gießformen
  • schnellere Markteinführung durch Zeit- und Kostenreduktion
  • Serienmaterial mit dazugehörigen mechanischen Eigenschaften

Materialinformation: 1.2709

Werkzeugstähle werden insbesondere für die Fertigung von Werkzeugen, Werkzeugeinsätzen und Formen verwendet. Je nach Zusammensetzung wird zwischen unlegierten (Kohlenstoffgehalt ca. 0,6 – 1,5 %) und legierten (mit Cr, Mo, Mn, V, Ni, Co, W) Werkzeugstählen unterschieden. Prozessbedingt können Stähle mit mehr als 0,22 % Kohlenstoff beim Laserschmelzen, aufgrund fehlender Schweißeignung, nicht verarbeitet werden. Allgemein zeichnen sich Werkzeugstähle durch sehr hohe Streckgrenze und Zugfestigkeit aus, sodass sie extremen Beanspruchungen gerecht werden.

Eigenschaften:

  • sehr hohe Dehn- und Streckgrenze
  • sehr gut härtbar
  • verzugsarmes Material mit guter Zähigkeit
  • verschleißfest

Anwendungen:

  • Werkzeugeinsätze mit konturnaher Kühlung
  • Formen und Lehren für den Werkzeugbau
  • Pressstempel, Matrizen
  • Presswerkzeuge und Schermesser

Ihre Vorteile im Überblick:

  • Eignung für höchste Beanspruchungen
  • Realisierung von Werkzeugeinsätzen mit konturnaher Kühlung für verbesserte Zykluszeiten

Materialinformation: 1.4404 (316L)

Als Edelstahl werden Stahllegierungen bezeichnet, welche durch ihre besonders hohen Reinheitsgrad glänzen. Durch die gezielte Wahl der Legierungsbestandteile können die Eigenschaften von Stählen beeinflusst werden. So können Edelstähle beispielsweise besonders hitzebeständig, säurebeständig oder korrosionsbeständig sein. Auch mechanische Eigenschaften lassen sich gezielt beeinflussen. Das Laserschmelzen von Edelstählen bietet umfangreiche Lösungen für viele Branchen, mit gleichzeitig kostengünstiger und schneller Produktion.

Eigenschaften:

1.4404 (316L) 
  • gute Korrosionsbeständigkeit
  • gute Säurebeständigkeit
  • austenitischer Stahl
 

Anwendungen:

1.4404 (316L) 
  • Automotive
  • Medizin
  • Funktionsbauteile
  • Prototypen & Serienteile
 

Ihre Vorteile im Überblick:

  • Hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Härte und Zähigkeit
  • Sehr gute mechanische Weiterverarbeitung
  • Einsetzbar in Luft- und Raumfahrt sowie der Medizin und im Maschinenbau

Materialinformation: TiAl6V4 (Titan Grade 5)

Titanlegierungen werden häufig nach US-amerikanischen Standard mit Grade 1 bis 35 charakterisiert. Allgemein betrachtet eignen sich Legierungen aus Titan, aufgrund ihrer nahezu optimalen Mischung aus Gewicht und Festigkeit, besonders für hoch belastbare Leichtbauteile.

 

Eigenschaften

  • geringes spezifisches Gewicht
  • sehr hohe Festigkeit
  • sehr gute Korrosionsbeständigkeit
  • biokompatibles Material

Anwendungen

  • Luft- und Raumfahrt
  • Motorsport
  • medizinische Implantate
  • chirurgische Instrumente

Ihre Vorteile im Überblick:

  • Perfektes Gewicht-Festigkeits-Verhältnis für leichte und gleichzeitig hochfeste Bauteile
  • Biokompatibles, gewebefreundliches Material für die Medizintechnik
  • schwer zerspanbar

Ansprechpartner

Alle Potentiale der additiven Fertigung ausschöpfen - mit uns!

Sven Skerbis
Technical Project Manager

Mail: sven.skerbis@3d-laserdruck.de
Phone: +49 7121-14789-12

Dr. Konrad Bartkowiak
Technical Director

Mail: konrad.bartkowiak@3d-laserdruck.de
Phone: +49 7121-14789-13

Philipp Albrecht
Application Engineer

Mail: philipp.albrecht@3d-laserdruck.de
Phone: +49 7121-14789-11


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