Metall-3D-Druck: 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 und Titan zur Auswahl.


Metall-3D-Druck
Schnellübersicht

Bauraum
max. 248 x 248 x 350 mm

Produktionszeit
ca. 10 Werktage

Kosten
$$$ (hoch)

Toleranzen
± 0,3 mm bzw. ± 0,3 %

Materialien
Aluminium (AlSi10Mg)
Titan (Ti6Al4V)
Edelstahl (1.4404)

Weitere Rapid-Prototyping Verfahren

Weiterführende Links

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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 (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 so lange, bis das 3D-Modell fertig gedruckt ist. Ähnlich wie bei anderen Pulverdruckverfahren, 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.


Visualisierung des SLM Prozesses; Quelle: youtube.com / SLM Solutions


Finishing

Alle mit Direkt Metall-3D-Druck erstellten Werkstücke unterlaufen nach erfolgtem Druck bei 3Faktur mehrere Finishing Schritte:

  • Intensive Reinigung des Werkstücks
  • Entfernen der Supportstrukturen
  • Schleifen, je nach Geometrie, Material und Anwendung strahlen und/oder manuelles schleifen

Funktions-Prototypen

SLM Funktionsmodell

Direkt Metall-3D-Druck ist ein zunehmend beliebter werdendes generatives Rapid Protoyping Verfahren und wird insbesondere auch für Funktionsmodelle eingesetzt. Die hohe Genauigkeit und Detailauflösung des Verfahrens wird hierbei geschätzt. Durch die Verwendung von Metallen/Metalllegierungen ist die mechanische und thermische Belastbarkeit auch sehr hoch.


Kleinserien

SLM Beispielbild Kleinserie

Aufgrund des Verfahrens haben die Direkt-Metall-3D-Drucke eine sehr hohe Bauteildichte. Dadurch wird gewährleistet, dass die mechanischen Eigenschaften des Bauteils größtenteils denen des Ausgangswerkstoffs entsprechen. Dies macht das Verfahren ideal, um damit Kleinserien z.B. für den Rennsport, der Luft- und Raumfahrt sowie Werkzeug-/Maschinenbau zu fertigen.


Schmuck-/Designgegenstände

SLM Aluminiumgitter Designstudie

Insbesondere das Material Titan eignet sich, aufgrund seiner Biokompatibilität gut für den Einsatz als Schmuckstück. Die hohe Haltbarkeit und der Detailgrad machen direkt Metall-3D-gedrucke Schmuckstücke zu einzigartigen Gegenständen.

Vorteile

  • Material fast porenfreie
  • Ähnliche Materialeigenschaften wie Guss-Teile
  • Leichtbaustrukturen möglich

Nachteile

  • Raue Oberflächen
  • Stützstrukturen notwendig
  • Kostenintensiv

Selektives Laserschmelzen (SLM) oder auch Direkt Metall-3D-Druck funktioniert ähnlich wie das Lasersintern. Hierbei werden Metalle eingesetzt, vornehmlich Stahl (1.4404), Aluminium (AlSi10Mg) und Titan (Ti6Al4V). Die durch den Prozess entstehenden Werkstücke weisen Materialeigenschaften auf, die mit konventionell bearbeiteten Metallteilen vergleichbar sind.

Unbearbeitetes Metallpulver für Direkt-Metall-3D-Druck

Direkt-Metall-3D-Druck Metallpulver


Unsere Materialien

Aluminium (AlSi10Mg)

Direkt-Metall-3D-Druck Aluminium

Aluminium wird ins­besondere für das geringe Gewicht bei gleichzeitig hoher Festigkeit geschätzt. Weiterhin verfügt Aluminium über eine gute elektrische Leitfähigkeit.

Farben: Grau
Bauraum: max. 248 x 248 x 350 mm
Kosten: Sofort-Preisberechnung in unserem online 3D-Druckservice
Materialdatenblatt: Herunterladen
Materialdatenseite: Aluminium

Titan (Ti6Al4V)

SLM 3D-Druck Titankiefer

Titan bringt eine Reihe von interessanten Eigen­schaften für das Rapid Prototyping mit: es ist relativ leicht, extrem stabil, hat eine geringe thermische Ausdehnung und ist biokompatibel.

Farben: Grau
Bauraum: max. 248 x 248 x 350 mm
Kosten: Sofort-Preisberechnung in unserem online 3D-Druckservice
Materialdatenblatt: Herunterladen
Materialdatenseite: Titan

Edelstahl (1.4404)

Direkt-Metall-3D-Druck Edelstahl

Edelstahl ist kor­ro­si­onsbeständig und verfügt über eine außer­gewöhnliche Festigkeit.

Farben: Grau
Bauraum: max. 248 x 248 x 350 mm
Kosten:
Sofort-Preisberechnung in unserem online 3D-Druckservice
Materialdatenblatt: Herunterladen
Materialdatenseite: Edelstahl

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 Fraunhoferinstitut 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 Aufspaltung 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.

patentzeichnung-slm

Patentzeichnung der SLM-Maschine von 1995



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