
Das selektive Laserschmelzen (SLM) ist ein generatives Produktionsverfahren, bei dem gewünschte Bauteile aus feinem Metallpulver unter Einwirkung eines Laserstrahls schichtweise hergestellt werden. Durch den schichtweisen Aufbau lassen sich hochkomplexe, funktionsoptimierte Geometrien umsetzen.
Der Metall 3D-Druck ermöglicht wesentlich höhere Freiheiten in der Gestaltung von Bauteilen als sie die konventionelle Fertigung bietet. Die Herstellung erfolgt direkt aus 3D-CAD Daten. In kürzester Zeit entstehen so vollfunktionsfähige Bauteile aus hochwertigen Metallen wie Edelstahl, Werkzeugstahl, Aluminium, Inconel und Titan. Die Dichten liegen bei > 99,8%.
Die additive Fertigung ermöglicht die Umsetzung filigraner Strukturen, Hinterschneidungen, Freiformflächen, Hohlräumen, innenliegenden Geometrien, usw. Konstrukteure erhalten deutlich mehr Freiheiten für eine anwendungsoptimierte Gestaltung intelligenter Bauteile.
Durch das Einbringen von Versteifungen, Hohlraumstrukturen, Sollbruchstellen, Luftkanälen oder Schmierung wird die Leistungsfähigkeit der Bauteile deutlich gesteigert. Topologieoptimierte Leichtbaukonstruktionen führen zu effizienten Bauteilen und verbesserter Wertschöpfung.
Durch die direkte Herstellung aus 3D-CAD Daten sind keine Werkzeuge und Formen erforderlich. Prototypen, Null- und Kleinserien können kostengünstig umgesetzt werden. Production-On-Demand wir zu einer echten Option.
Herstellung und Lieferung additiv gefertigter Teile erfolgen in wenigen Arbeitstagen. Der Fertigungsaufwand reduziert sich deutlich.
Funktionsprototypen lassen sich mit seriennahen Materialien zeitsparend und effizient herstellen. Varianten lassen sich schnell und kostengünstig simultan realisieren.
In ihren Materialeigenschaften stehen additiv gefertigte Bauteile konventionellen Teilen in nichts nach. Sie verfügen über eine homogene Gefügedichte von > 99,8%.
Durch lokales Aufschmelzen von Metallpulver wird nur dort Material eingesetzt, wo es erforderlich ist. Etwa 95 % des nicht verschmolzenen Pulvers wird dem Produktionsprozess ohne Qualitätseinbußen wieder zugeführt.
Anhand von Musterteilen, Zeichnungen oder CAD-Daten analysieren unsere Experten Ihr bestehendes Portfolio an Bauteilen und Baugruppen. Für jedes Werkstück liefern wir eine qualifizierte Einschätzung zu den Potentialen, die sich aus der additiven Fertigungstechnologie ergeben.
Für Bauteile mit hohem Potential setzen wir ein Re-Design nach Maßgaben der Additiven Fertigung um und realisieren dabei beispielsweise Gewichts- und Materialeinsparungen oder integrieren zusätzliche Funktionen. Das Ergebnis ist ein optimierter CAD-Datensatz, der die Grundlage für das Laserschmelzen bildet.
Der CAD-Datensatz wird umfassend für die Fertigung vorbereitet. Fehler in der STL-Datei werden dabei repariert, das Bauteil im Bauraum orientiert und mit Stützstrukturen versehen. Anschließend wird das Bauteil virtuell in die zuvor gewählten Schichtstärken zerlegt und für jede Schicht werden jene Bahnen erzeugt, die der Strahl beim Laserschmelzen abfährt.
In der Prozesskammer wird das Werkstück schichtweise dreidimensional aufgebaut. Das pulverförmige Metall wird mit Hilfe eines Laserstrahls dort geschmolzen, wo das Bauteil entstehen soll. Ist eine Schicht (= Layer) aufgeschmolzen, wird die Bauplattform um die Schichtstärke abgesenkt, neues Pulver aufgetragen und der Prozess beginnt von neuem. Um die Kontaminierung des Werkstoffs mit Sauerstoff zu vermeiden, findet der Prozess unter Schutzgasatmosphäre mit Argon oder Stickstoff statt.
Ist der Bauprozess beendet, wird das Bauteil aus der Prozesskammer entnommen und von nicht verschmolzenem Pulver und den Stützstrukturen befreit. Für die Nachbearbeitung stehen verschiedene Prozesse zur Verfügung. Sie reichen von der spanenden Nacharbeit, wie Fräsen von Planflächen und Passungen, bis zur Oberflächenbehandlungen wie Strahlen, Polieren und Beschichten. Exakt abgestimmte Wärmebehandlungen für spezifische Anwendungen runden das Finish ab.
Werkzeuglose Produktion komplexer Bauteile für die Serienfertigung in den High-Tech-Branchen, wie zum Beispiel der Automobilindustrie oder der Luft- und Raumfahrt, rückt in greifbare Nähe. Der industrielle 3D-Druck bietet maximale Gestaltungsfreiheit, die für die Realisierung kundenspezifischer Lösungen immer mehr gefragt wird. Bei Kleinserien und zunehmendem Individualisierungsbedarf sind die konventionellen, werkzeugbasierten Fertigungsverfahren häufig nicht wirtschaftlich einsetzbar.
Neue Lösungsansätze liefert hier die innovative, werkzeuglose Additive Fertigung, wie sie 3D-Laserdruck für Kleinserien anbietet. Sie bietet größtmögliche Designfreiheit und schafft die Voraussetzung für die Konstruktion komplexer und gleichzeitig leichter Komponenten mit hohen Festigkeitswerten. Das senkt Entwicklungs- und Produktionskosten. Eine individualisierte Serienfertigung macht es zudem möglich, ganz gezielt auf Kundenwünsche zu reagieren.
Längst sind es nicht mehr nur Prototypen, die sich mittels 3D-Metalldruck schnell und effizient herstellen lassen. Die Additive Fertigung arbeitet werkzeuglos und hat sich damit von Stückzahlen unabhängig gemacht. Werkstücke lassen sich digital individualisieren und losgrößenunabhängig oder sogar als Einzelanfertigung rentabel produzieren. Parts on demand lautet das Zauberwort: Bauteile auf Knopfdruck.
Parts on demand ermöglicht Bauteilfertigung ab Losgröße 1 und macht Schluss mit teurer Lagerhaltung und langen Lieferzeiten. Aus Ihrem Portfolio an Bauteilen identifizieren wir geeignete Bauteile (Part Screening) und legen alle erforderlichen Parameter für den Fertigungsprozess fest. Ein Testdruck samt detailliertem Prüf- und Freigabeprozess gibt Ihnen die nötige Sicherheit im Hinblick auf zuverlässige Reproduzierbarkeit, optimale Materialeigenschaften und höchstmögliche Maßhaltigkeit der Bauteile. So versetzen wir Sie in die Lage, individuelle Bauteile direkt online und innerhalb definierter Lieferzeiten anzufordern - ganz ohne Lagerhaltung.
In der Produkteinführungsphase und bei der Herstellung von Ersatzteilen (spare parts on demand) ist der 3D-Metalldruck als Fertigungsverfahren wettbewerbsfähig zu konventionellen Verfahren. Und auch im Sondermaschinenbau spielt die innovative Technologie seine Stärken immer häufiger aus.
Mit neuen Möglichkeiten produzieren wir auch große XXL-Bauteile im Selektivem Laserschmelzen auf High-Performance Maschinen.
Der Bauraum von 500 x 280 x 365 mm³ (L x B x H) eignet sich zur Serienfertigung großer und komplexer Bauteile, wie z.B. Motorblöcken und ist gezielt für den Einsatz im produktiven Umfeld ausgelegt.
Qualifizierte Prozesse im SLM-Verfahren und ein systematisches Vorgehen ermöglichen eine Serienproduktion mit konstant hoher Qualität und einer großen Materialauswahl gängiger Metalle, selbst bei großen Bauteilen mit hohen Anforderungen.
Rapid Prototyping bedeutet wörtlich übersetzt „schneller Modellbau“. Und hier dürfen Sie uns gerne beim Wort nehmen. Binnen weniger Tage fertigen wir auf Basis Ihrer dreidimensionalen CAD-Konstruktionsdaten physische Werkstücke aus einer ganzen Reihe zur Verfügung stehenden Metallen. Innovative Ideen und Visionen setzen Sie damit noch schneller und effizienter in Endprodukte um. Die maximale Größe des zu fertigenden Bauteils wird nur durch die Größe des verfügbaren Bauraums begrenzt. Einzelteile fertigen wir im Metalldruck mit einer Größe von bis zu 280 x 280 x 360 mm.
Generative und konventionelle Fertigung gehen bei uns dank enger Zusammenarbeit mit unserem
Mutterunternehmen Wenz Mechanik Hand in Hand.
Mechanische NachbearbeitungOberflächenveredelung WärmebehandlungQualitätsprüfung
Um die Entwicklungszeiten bei der Bauteilkonstruktion weiter zu verkürzen, setzen wir konsequent auf den Druckservice von 3D-Laserdruck.
Thomas Wahl, Leiter Berechnung und Simulation, SHW Automotive GmbH
Werkstoff | Zustand | Zugfestigkeit R [MPa] |
Streckgrenze R [MPa] |
Bruchdehnung A [%] |
Härte [HRC] |
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Aluminium InfoMaterialdatenblatt 3.2381 AlSi10Mg 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:
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wie gebaut | 300-350 | 220-245 | 7-9 | 95-120 [HB] |
Aluminium InfoMaterialdatenblatt 3.2163 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:
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wie gebaut | 400-430 | 230-240 | 4-6 | 125 [HB] |
Edelstahl InfoMaterialdatenblatt 1.4404 X2CrNiMo 17-12-2 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:
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wie gebaut | 530-640 | 460-500 | > 15 | 20 |
Edelstahl InfoMaterialdatenblatt folgt 1.4509 X2CrTiNb18 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:
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wie gebaut | 420-620 | ≥ 200 | ≥ 18 | ≥ 200 [HB] |
Inconel 625 InfoMaterialdatenblatt 2.4856 Inconel 625 SLM-Druck Als Inconel 625 werden Werkstoffe mit einer niedriggekohlten Nickel-Chrom-Legierung bezeichnet, mit einem Molybdän- und Niobzusatz. Die Legierung erhält durch diesen Zusatz optimalere mechanische Eigenschaften und ist gleichzeitig deutlich Korrosionsbeständiger. Diese Eigenschaften gehen ohne eine Verhärtung des Werkstoffs einher. Eigenschaften:
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wie gebaut | 920-1000 | 690-730 | 31-35 | 29 |
Inconel 718 InfoMaterialdatenblatt 2.4668 Inconel 718 SLM-Druck Inconel 718 ist eine besonders robustfähige, ausscheidungshärtbare Nickel-Chrom-Legierung. Der Gehalt von Eisen, Niob und Molybdän erzeugen in Verbindung mit einem geringeren Aluminium- und Titananteil hohe Beständigkeit gegen äußere Einflüsse, hohe Festigkeit und sehr gute Schweissbarkeit. Eigenschaften:
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wie gebaut | 960-1200 | 650-720 | 26-31 | 31 |
Kupferlegierung InfoMaterialdatenblatt folgt entspricht ~ 2.0855 CuNi2SiCr
Materialentwicklung zur Fertigung von Kuperbauteilen
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wie gebaut | 251-595 | 650 | 19 | 180-220 [HB] |
Titan InfoMaterialdatenblatt 3.7165 TiAl6V4 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:
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wie gebaut | 950-1150 | 800-1000 | 10-20 | 32-36 |
Werkzeugstahl InfoMaterialdatenblatt 1.2709 X3NiCoMoTi 18 9 5 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:
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wärmebehandelt (490°C) |
1900-2050 | 1800-1900 | 3-5 | 50-54 |
* Durchschnittswerte aus internen Erprobungen. Weitere Metall und Kunststoffe auf Anfrage.
Wir beraten Sie gerne Alle Potentiale der additiven Fertigung ausschöpfen -
mit 3D-Laserdruck als Ihr Dienstleister für den 3D-Druck von Bauteilen aus Metall!
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.
Als ein grundlegendes Verfahren der additiven bzw. generativen Fertigung, bietet das selektive Laserschmelzen eine Reihe von Vorteilen gegenüber konventionell gefertigten Bauteilen:
Gerne beraten wir Sie dazu, wie Sie die Potentiale des Verfahrens ganz individuell für Ihr Bauteil und Ihren Prozess heben können.
Aufgrund umfassender interner Erprobungen, warten wir mit einer großen Materialpalette auf:
Weitere Metalle und Kunststoffe auf Anfrage.
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.
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.
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.
Je nach Projektumfang kann die Lieferzeit nur wenige Tage betragen. Liegen freigegebene Daten vor, liegt der eigentliche Druckvorgang regelmäßig unter 24 Stunden.
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.
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:
Vorbereitung:
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.
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.
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.
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.