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Vom Pulver zum Bauteil
Eine Einführung in das Fertigungsverfahren
Das selektive Lasersintern (SLS) ist ein schrittweises und hochpräzises Verfahren, bei dem durch einen Laser Pulverschichten so erhitzt werden, dass sie gezielt miteinander verschmelzen. Dies erfolgt Schicht für Schicht, wodurch nach und nach ein dreidimensionales Bauteil entsteht. Im Gegensatz zu anderen additiven Verfahren wie Fused Deposition Modeling (FDM) oder Stereolithografie (SLA) bietet das SLS-Verfahren Vorteile hinsichtlich Festigkeit und Designfreiheit, was besonders im Bereich komplexer, funktionaler Prototypen entscheidend ist.
1. Beschichtung mit Pulver
Zunächst wird eine dünne Schicht des gewünschten Materials – häufig Polyamid (Nylon), aber auch TPU oder verschiedene Metalle – gleichmäßig auf die Bauplattform aufgetragen. Der Materialauftrag erfolgt durch eine Rakel, die das Pulver präzise verteilt.
Pulverschicht in der SLS-Anlage
2. Laser-Sintern
Ein hochpräziser Laserstrahl erwärmt die definierten Bereiche der Pulverschicht genau bis zur Sintertemperatur. In diesen Bereichen verschmelzen die Partikel zu einer festen Struktur, ohne vollständig zu schmelzen. Der Laser wird dabei computergesteuert geführt, sodass exakt die Geometrie des Bauteils aus den CAD-Daten nachgebildet wird.
Genaue Überwachung aller Prozesse.
3. Schichtweiser Aufbau
Serienmaterial gedruckt, stabil und belastbar.
Nachdem die erste Schicht gesintert wurde, senkt sich die Bauplattform minimal ab, und eine neue Schicht Pulver wird aufgetragen. Dieser Prozess wiederholt sich, bis das komplette Bauteil aufgebaut ist. Die Schichtdicke liegt typischerweise zwischen 0,05 und 0,15 mm, was eine präzise Darstellung auch feiner Details ermöglicht.
Aufschmelzen des SLS-Pulvers
4. Abkühlung und Nachbearbeitung
Nach Abschluss des Bauvorgangs muss das Bauteil im Pulverbett abkühlen, um Spannungen und Verformungen zu vermeiden. Das überschüssige Pulver, das das Bauteil umgibt, kann anschließend entfernt und oft wiederverwendet werden. Anschließend folgt bei Bedarf eine Nachbearbeitung, um das Bauteil zu reinigen und ggf. Oberflächen zu glätten oder zu färben.
Reinigung des SLS-Bauteils nach Entnahme aus dem Pulverbett.
Materialien für das selektive Lasersintern
Typische SLS-Kunststoffmaterialien und ihre Eigenschaften
Polyamid (Nylon)
Nylon ist eines der am häufigsten verwendeten Materialien im SLS-Verfahren. Ein Thermoplast mit ausgewogenen mechanischen Eigenschaften und einer feinen Oberflächenauflösung. Es überzeugt durch seine hohe Festigkeit, gute chemische Beständigkeit und Flexibilität. Das Material ist außerdem sehr gut vor Spannungsrissen geschützt, auch bei Vorhandensein von Chemikalien, und dämpft Geräusche und Vibrationen. Nylon-Bauteile sind sowohl für funktionale Prototypen (Funktionsprüfungen) als auch für Endprodukte (geringe bis mittlere Produktionsvolumen) geeignet, da sie langlebig und mechanisch belastbar sind.
TPU (Thermoplastisches Polyurethan)
TPU ist flexibel, elastisch und abriebfest und eignet sich daher besonders für Anwendungen, bei denen das Bauteil eine gewisse Dehnbarkeit oder Stoßdämpfung aufweisen soll. Dies ist vor allem in der Medizintechnik und Automobilindustrie relevant.
Verstärkte Kunststoffe
SLS kann auch mit glas- oder kohlefaserverstärkten Kunststoffen arbeiten, um Bauteile mit einer noch höheren Festigkeit und Steifigkeit herzustellen. Diese Materialien finden häufig in der Automobil- und Luftfahrtindustrie Einsatz, wo Belastbarkeit und Gewicht entscheidende Faktoren sind.
Unsere Case Studies
MODELLTECHNIK IM EINSATZ
Automotive
Karosse mit Klasse: Für das elektrische und kultige Leichtfahrzeug Evetta stellten wir das Urmodell der Karosse im Maßstab 1:1 her - perfekt gefräst, mit feinster Oberflächenbearbeitung. Erfahren Sie wie.
Industrie
Die Steckdose für den Wald: Für die Firma Stihl entwickelten wir den Prototypen einer Art Powerbank, die von Wald- und Forstarbeitern auf Herz und Nieren getestet wurde. Ein im wahrsten Sinne des Wortes spannendes Projekt.
Luft- & Raumfahrt
"Jena, wir haben kein Problem": Jena-Optronik beauftragte MODELLTECHNIK mit einem 1:1 Modell des Gateway Docking Ports, welches für Sensortests bei Raumfahrtanwendungen benötigt wird.
Design
Zeitlos und würdevoll: Zusammen mit Samosa und unserer Expertise im 3D-Druck erstellt MODELLTECHNIK ästhetische Muster- und Designvorlagen für eine individuelle Gestaltung von Graburnen.
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