Metalldruck – Einblick in das SLM-Verfahren
Über das selektive Laserschmelzen (SLM)
Aus technologischer Sicht ist das SLM 3D-Verfahren dem SLS-Verfahren sehr ähnlich. Anstatt jedoch Polyamidpulver zu verschmelzen, wie der Name andeutet, verwendet das 3D-Druckgerät Metallpulver. Das Gerät legt eine dünne Schicht metallischen Pulvers auf die Arbeitsfläche auf und die selektive Laserschmelztechnologie verschmilzt mit einem Laserstrahl bestimmte Punkte, die zusammen die Grundlage für das gedruckte Modell bilden. Dann senkt sich der Arbeitstisch, eine weitere Schicht metallisches Pulver wird aufgetragen und ebenfalls mit einem Laserstrahl geschmolzen. Dieser Prozess wird wiederholt, bis ein Modell mit bestimmter Geometrie erreicht ist. Nach dem Druck ist es notwendig, sowohl die Druckkammer als auch das gedruckte Modell abkühlen zu lassen. Schließlich wird das Modell vom Arbeitstisch abgetrennt. Gegebenenfalls werden auch Stützstrukturen entfernt, die bei komplexer Geometrie notwendig sind, um ein Absacken von „in der Luft schwebenden“ Strukturen zu verhindern.
Anwendung von SLM in der Industrie
Die SLM-Technologie dringt zunehmend in Bereiche wie Werkzeugbau, biomedizinische und zahnmedizinische Ingenieurwissenschaften, Automobil-, Luftfahrt- und sogar Raumfahrtindustrie vor. Dank der Möglichkeiten des Metall-3D-Drucks können funktionale und dennoch sehr belastbare Maschinenteile, Spritzgussformen, starre Gehäuse, Spritzgusswerkzeuge, Wärmetauscher und Wärmeverteiler hergestellt werden. Auch Reifenhersteller nutzen immer häufiger additive Technologien zur Herstellung von Reifenformen – dies ermöglicht eine vollständige Ausnutzung der dreidimensionalen Geometrie und ist eine schnellere und kostengünstigere Lösung.
Vorteile von SLM
Die DMLS/SLM-Technologie wird seit 1993 entwickelt, aber die ersten kommerziellen Geräte kamen erst 2002 auf den Markt – der EBM S12-Drucker wurde für die Implantologie-Branche entwickelt. Die heute auf dem Markt verfügbaren Geräte sind technologisch weit fortgeschritten, und der 3D-Druck von Metallen erfreut sich wachsender Beliebtheit. Dies geschieht, weil diese Technologie ein großes Potenzial bietet und viele Vorteile aufweist. Das SLM-Verfahren ermöglicht es, die Einheitskosten für die Herstellung von Teilen mit sehr komplexer Geometrie erheblich zu senken. Ein weiterer Vorteil ist die Herstellungszeit, die in einigen Fällen um bis zu 90 % im Vergleich zu traditionellen Zerspanungsmethoden verkürzt werden kann. Mit dieser Technologie können auch Teile hergestellt werden, die unter Anwendung von CNC-Maschinen nicht realisierbar sind.
SLM-Materialien
Der Metall-3D-Druck kann mit folgenden pulverförmigen Materialien realisiert werden:
- Aluminium AlSi10
- Aluminium AlSi12
- Titan
- Inconel IN718
- Edelstahl AiSi 316L
- Maraging-Stahl
- Kobalt-Chrom für die Zahnmedizin
- Kobalt-Chrom für die Orthopädie
Jedes dieser Materialien hat spezifische Eigenschaften, die über ihre konkreten Anwendungen entscheiden. Zum Beispiel wird Edelstahl 316L für gedruckte Teile verwendet, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen sollen, während Inconel IN718 für die Herstellung von Modellen verwendet wird, die extremen Temperaturen standhalten müssen. Seine Temperaturbeständigkeit beträgt bis zu 700 °C.
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