Selektives Laserschmelzen:
Das Verfahren

Das Selektive Laserschmelzen (kurz: SLM) ist ähnlich dem Verfahren des Selektiven Lasersinterns. Beim SLM wird im Gegensatz zum SLS der Schmelzpunkt des Materials überschritten. SLM hat sich als das Verfahren etabliert, um Metalle als Rohstoff für den 3D-Druck nutzbar zu machen. Der Metall 3D Direktdruck erlaubt daher die schnelle und präzise Produktion von Metall-Prototypen oder -Kleinserien. Ähnlich wie beim Lasersintern erlaubt auch der SLM 3D-Druck die Herstellung relativ komplexer Geometrien, die häufig mittels spanender Verfahren nicht erzielt werden können. Als Materialien stehen Ihnen Edelstahl, Aluminium oder Titan zur Auswahl.




Geschichte

Das Verfahren des Selektiven Laserschmelzens (SLM) ist ähnlich jung, wie das Selektive Lasersintern. Zwischen 1995 und 1998 begannen drei Firmen parallel die ersten Forschungen im Bereich Laserschmelzverfahren. Gemeint sind die Firmen F & S Stereolithografietechnik GmbH (Fockele & Schwarze), die Trumpf GmbH sowie das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik in Aachen. Nachdem in Kaart ein europäisches Technologiezentrum für „Rapid Prototyping“ gegründet wurde, führte die britische Mining and Chemical Products Ltd. (MCP) die Technik des Selektiven Laserschmelzens ein. Fockele & Schwarze erarbeiteten sich währenddessen einige Patente im Bereich des SLM.

1999 wurde die erste SLM-Maschine in Karlsruhe in Betrieb genommen.

Im Jahr 2009 kam es dann zur Spaltung der Firma. Der eine Teil firmiert mittlerweile unter ReaLizer GmbH, der andere wurde Teil der MDP Group, welche sich später in SLM Solutions GmbH umbenannte. Die Kurzbezeichnung „SLM“ ist zum einen eine geläufige Abkürzung, zum anderen allerdings auch Wortmarke der Firma SLM Solutions GmbH.

Patentzeichung SLM Maschine aus dem Jahr 1995

Patentzeichnung der SLM-Maschine von 1995


Selektives Laserschmelzen: Prozess

Wie bei allen 3D-Druckverfahren ist auch beim Laserschmelzen, neben dem Drucker, die Voraussetzung ein vorhandenes und druckbares 3D-Modell. Dieses Modell wird computergesteuert in eine Vielzahl von Schichten zerlegt (slicen). Diese Schichten werden nun einzeln auf einen Werkstoff in Pulverform übertragen. An dieser Stelle wird das Pulver nun komplett umgeschmolzen und härtet im Anschluss aus, wodurch eine feste Schicht des verwendeten Materials entsteht. Die Werkplattform fährt anschließend um eine Schichtstärke nach unten (typisch 40 µm für Edelstahl, 50 µm für Aluminium und Titan). Nach dem Absenken wird eine neue Schicht des Werkstoffes aufgetragen und der Laser schmilzt die nächste Schicht des 3D-Modells in das Pulver. Dies geschieht solange, bis das 3D-Modell fertig gedruckt ist. Ähnlich wie bei anderen Pulververfahren, muss im Anschluss das Objekt von überschüssigem Pulver gereinigt werden.

Anders als beim Lasersintern mit PA12, kann das Metallpulver nicht im selben Ausmaß während des Drucks verdichtet werden. Daher sind hier trotz der pulverbasierten Technologie Stützstrukturen notwendig.

Veranschaulichung des SLM-Prozesses, Quelle: YouTube, BEGO


Selektives Laserschmelzen: Anwendung

Aufgrund des Verfahrens haben die 3D-Drucke eine sehr hohe Bauteildichte. Dadurch wird gewährleistet, dass die mechanischen Eigenschaften des Bauteils größtenteils denen des Ausgangswerkstoffs entsprechen.

Das Verfahren kann in zahlreichen Branchen eingesetzt werden. Dazu zählen u.a.:

  • Luft- und Raumfahrt, Automobiltechnik
  • Dental-/ Medizintechnik
  • Maschinen-, Werkzeugmaschinenbau und Werkzeugbau
  • Prototypenbau
  • Kleinserien für den Rennsport
  • Technische Bauteile aus Metall
  • Schmuck und Design
SLM Direkt Metalldruck Aluminiumgitter

Mit dem 3D-Metalldruck ist die Darstellung von komplexen Geometrien problemlos möglich.


Selektives Laserschmelzen: Material

Detaillierte Informationen zu den bei uns verwendeten Materialien finden Sie auf unserer Detailseite Material des Selektiven Laserschmelzens.

Sie haben bei uns die Wahl aus folgenden Materialien:

  • Edelstahl/Werkzeugstahl: Ein großer Vorteil von Stahl ist seine sehr große Härte und Zugfestigkeit. Edelstahl zeichnet sich gegenüber Werkzeugstahl durch seine Korrosionsbeständigkeit aus.
  • Aluminium: Aluminium verfügt über eine verhältnismäßig geringe Dichte, gute elektrische Leitfähigkeit und gute Verarbeitbarkeit.
  • Titan: Titan dehnt sich nur in sehr geringem Maße aus. Es weist bei einer geringen Dichte eine sehr hohe Festigkeit auf, ist korrosionsbeständig und biokompatibel.
SLM Metall Direktdruck Test geringe Wandstärken

Mit SLM sind sehr geringe Wandstärken möglich. (im Bild: 0,3 mm)


Selektives Laserschmelzen: Kosten & Preise

Zu den Kostenfaktoren finden Sie weitere Informationen auf unserer Seite 3D-Druck Kosten und Preise.

SLM Anlagen sind sehr kostenintensiv in der Anschaffung und dem Betrieb. So müssen für den Betrieb der Anlagen deutlich mehr räumliche Voraussetzungen und Nachbearbeitungs-Optionen geschaffen werden. Folglich spielen insbesondere die Druckzeit, sowie der Nachbearbeitungsaufwand bei SLM eine große Rolle. Die Kosten für das Ausgangsmaterial spielen bei Stahl und Aluminium eine vergleichsweise geringere Rolle. Beim Material Titan verhält sich dies allerdings anders, da das Ausgangsmaterial deutlich preisintensiver ist.

In unserem 3D-Druck Service können Sie gerne eine Anfrage erstellen.


Selektives Laserschmelzen: Drucker

Das Verfahren des Selektiven Laserschmelzens ist eines der jüngsten Verfahren im Bereich des 3D-Druck. Dadurch ist die Spannbreite der Maschinen noch relativ gering und die Kosten aufgrund noch andauernder Patente sehr hoch.

Wir arbeiten mit SLM Maschinen mit einem maximalen Bauraum von 248 x 248 x 350 mm.


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