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Leitfaden zum 3D-Druck mit selektivem Lasersintern (SLS)

Selektives Lasersintern (SLS) 3D-Druck

Ingenieure und Hersteller aus verschiedenen Branchen setzen auf den 3D-Druck mit selektivem Lasersintern (SLS), da mit dieser Technologie starke, funktionsfähige Teile hergestellt werden können.

In diesem umfangreichen Leitfaden werden wir das selektive Lasersintern und die verschiedenen, auf dem Markt erhältlichen, Systeme und Materialien sowie den Arbeitsablauf mit SLS-Druckern und die verschiedenen Anwendungen abdecken. Gleichermaßen werden wir darauf eingehen, wann selektives Lasersintern anderen additiven und herkömmlichen Herstellungsverfahren vorzuziehen ist.

SLS Beispiel 3D gedrucktes Teil
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Einführung in den 3D-Druck mit selektivem Lasersintern (SLS)

Suchen Sie nach einem 3D-Drucker, mit dem Sie starke, funktionsfähige Teile herstellen können? Laden Sie unser Whitepaper herunter, erfahren Sie, wie SLS-Druck funktioniert und wieso es ein beliebtes 3D-Druckverfahren für funktionales Prototyping und die Produktion von Teilen für die Endverwendung ist.

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Was ist Selektives Lasersintern (SLS) 3D-Druck?

Selektives Lasersintern ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem ein Hochleistungslaser zum Einsatz kommt, der kleine Polymerpulverpartikel zu einer massiven Struktur sintert, die auf einem 3D-Modell basiert. 

SLS-3D-Druck erfreut sich seit Jahrzehnten großer Beliebtheit bei Ingenieuren und Herstellern. Durch geringe Teilkosten, hohe Produktivität und bewährte Materialien, eignet sich die Technologie ideal für eine Vielzahl von Anwendungen vom Rapid Prototyping bis hin zur Kleinserien-, Brücken- oder individuellen Fertigung.

Die jüngsten Fortschritte in Sachen Technik, Material und Software haben SLS-3D-Druck für eine größere Anzahl an Unternehmen zugänglich gemacht und es immer mehr Firmen ermöglicht, die Werkzeuge zu nutzen, die zuvor auf wenige High-Tech-Sektoren beschränkt waren.

Der Fuse 1: SLS-3D-Druck mit hoher Leistung ist endlich zugänglich.

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Sehen Sie eine Produktdemo an und lassen Sie sich den Fuse 1 und den SLS-3D-Druck durch einen Formlabs Experten erklären.

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Wie SLS-3D-Druck funktioniert

Schema des selektiven Lasersinterverfahrens Beim selektiven Lasersintern kommt ein Hochleistungslaser zum Einsatz, der kleine Polymerpulverpartikel zu einer massiven Struktur sintert, die auf einem 3D-Modell basiert.

Schema des selektiven Lasersinterverfahrens Beim selektiven Lasersintern kommt ein Hochleistungslaser zum Einsatz, der kleine Polymerpulverpartikel zu einer massiven Struktur sintert, die auf einem 3D-Modell basiert.

  1. Drucken: Das Pulver wird in einer dünnen Schicht auf einer Plattform innerhalb der Konstruktionskammer verteilt. Der Drucker erhitzt das Pulver auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Rohmaterials. Dadurch erhöht der Laser leichter die Temperatur bestimmter Bereiche des Pulverbettes, während er das Modell verfestigt. Der Laser tastet einen Querschnitt des 3D-Modells ab und erhitzt dabei das Pulver auf eine Temperatur knapp unterhalb des Schmelzpunktes des Materials oder exakt darauf. So werden die Partikel mechanisch verschweißt und es entsteht ein solides Teil. Da das ungesinterte Pulver das Teil beim Drucken stützt, sind keine zusätzlichen Stützstrukturen erforderlich. Die Plattform senkt sich anschließend um eine Schicht in die Konstruktionskammer, in der Regel zwischen 50 und 200 Mikrometer. Der ganze Prozess wiederholt sich dann für jede Schicht, bis das Teil fertiggestellt ist.

  2. Abkühlen: Nach dem Druck muss die Konstruktionskammer abkühlen, erst innerhalb des Druckgehäuses und anschließend außerhalb, damit die optimalen mechanischen Eigenschaften sichergestellt sind und sich die Teile nicht verformen.

  3. Nachbearbeiten: Die fertigen Teile müssen aus der Konstruktionskammer entnommen, getrennt und von überschüssigem Pulver befreit werden. Das Pulver kann wiederverwendet werden und die Druckteile lassen sich mittels Bestrahlung oder Gleitschleifen nachbearbeiten.

Den detaillierten Arbeitsablauf finden Sie unten im Abschnitt „Der Arbeitsprozess beim SLS-3D-Druck“.

SLS 3D gedrucktes Teil

SLS-Teile haben eine etwas grobe Oberflächenbeschaffenheit, weisen aber praktisch keine sichtbaren Schichtlinien auf. Strahlen mit einem Strahlmittel oder Gleitschleifen wird empfohlen, um eine glattere Oberflächengüte zu erzielen. Dieses Teil wurde auf einem Fuse 1 industriellen Benchtop-SLS-3D-Drucker von Formlabs gedruckt.

Da das ungesinterte Pulver das Teil beim Drucken stützt, sind keine dedizierten Stützstrukturen erforderlich. SLS eignet sich somit ideal für komplexe Geometrien, wie Merkmale im Inneren von Teilen, Hinterschneidungen, dünne Wände und negative Details. 

Teile, die mit SLS gefertigt wurden, bieten herausragende mechanische Eigenschaften, deren Festigkeit mit der von Spritzgussteilen vergleichbar ist.

Infographic: Vergleichen wir 3D-Druck mit selektivem Lasersintern mit den zwei weiteren beliebten Technologien zum 3D-Druck von Kunststoffen: Der Schmelzschichtung (FDM) und der Stereolithografie (SLA).

Vergleichen wir 3D-Druck mit selektivem Lasersintern mit den zwei weiteren beliebten Technologien zum 3D-Druck von Kunststoffen: Der Schmelzschichtung (FDM) und der Stereolithografie (SLA).

Eine kurze Geschichte des SLS-3D-Drucks

Selektives Lasersintern (SLS) war eines der ersten additiven Herstellungsverfahren, die Mitte der 80er Jahre von Dr. Carl Deckard und Dr. Joe Beaman an der University of Texas in Austin entwickelt wurde. Ihr Verfahren wurde seitdem an die Verarbeitung einer Reihe von Materialien angepasst, darunter Kunststoffe, Metalle, Glas, Keramik und verschiedene Verbundwerkstoffpulver. Heute werden diese Technologien kollektiv als Pulverbettfusion kategorisiert — additive Fertigungsverfahren, bei denen selektive Bereiche eines Pulverbettes durch Wärmeenergie verschmolzen werden.

Die beiden gebräuchlichsten Pulverbett-Fusionssysteme basieren heute auf Kunststoff, allgemein als SLS bezeichnet, sowie auf Metall, bekannt als direktes Metall Laser-Sintern (Direct Metal Laser Sintering, DMLS) oder selektives Laserschmelzen (Selective Laser Melting, SLM). Bis vor Kurzem waren diese beiden Systeme noch unerschwinglich teuer und komplex. Dies führte dazu, dass ihre Verwendung auf die Herstellung kleiner Mengen hochwertiger oder kundenspezifischer Teile wie Luft- und Raumfahrtkomponenten oder medizinische Geräte beschränkt war.

Die Innovationsbereitschaft ist auf diesem Gebiet in letzter Zeit jedoch gestiegen und das auf Kunststoff basierte SLS wird nun dem Beispiel anderer 3D-Drucktechnologien wie Stereolithografie (SLA) und Schmelzschichtung (FDM) folgen, um mit zugänglichen kompakten Systemen eine hohe Akzeptanz zu erzielen.

Arten von SLS-3D-Druckern

Alle SLS-Systeme bauen auf dem oben beschriebenen Verfahren auf. Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale sind die Art des Lasers, die Größe des Fertigungsvolumens und die Komplexität des Systems. Es kommen, je nach Drucker, verschiedene Lösungen für die Temperaturregelung, die Pulverabgabe und die Schichtabscheidung zum Einsatz.

Selektives Lasersintern erfordert ein hohes Maß an Präzision und strenge Kontrollen während des gesamten Druckvorgangs. Die Temperatur des Pulvers zusammen mit den (nicht fertiggestellten) Teilen müssen vor dem Entfernen während der drei Stufen des Vorheizens, der Sinterung und der Lagerung innerhalb von 2 °C kontrolliert werden, um Verzug, Spannungen und wärmeinduzierte Formänderungen zu minimieren.

Traditionelle industrielle SLS-3D-Drucker

Selektives Lasersintern war bei Fachleuten jahrzehntelang eines der beliebtesten 3D-Druckverfahren, doch seine Komplexität, seine Anforderungen und sein hoher Preis haben die Anwendung bislang auf Dienstleister und große Unternehmen begrenzt. 

Traditionelle industrielle SLS-3D-Drucksysteme nutzen einen einzigen oder mehrere Hochleistungslaser. Der Druckvorgang erfordert eine Inertgasatmosphäre, etwa aus Stickstoff, um zu verhindern, dass das Pulver oxidiert und Qualität einbüßt. Deswegen ist eine spezielle Lüftungsanlage erforderlich. 

Diese Geräte erfordern zudem spezielle Klimaanlagen und eine Starkstromversorgung, und selbst die kleinsten Industriedrucker benötigen eine Standfläche von mindestens 10 m².

Bei einem Einstiegspreis von 100 000 USD – der Preis für Komplettlösungen liegt weit darüber – war herkömmliches industrielles SLS für viele Unternehmen bislang unzugänglich.

Fuse 1: Der erste industrielle Benchtop-SLS-3D-Drucker

Genau wie bei den anderen 3D-Drucktechnologien wie FDM oder SLA, gibt es seit Kurzem kostengünstigere, kompakte SLS-Systeme auf dem Markt, bei denen jedoch erhebliche Kompromisse eingegangen wurden. Dazu gehören eine geringere Teilequalität und komplexe, manuelle Arbeitsabläufe, da es keine Nachbearbeitungslösungen gibt. Dadurch war ihr Einsatz bislang auf industrielle und Fertigungsanwendungen begrenzt.

Mit dem Formlabs Fuse 1 soll diese Lücke geschlossen und eine eigene Gerätekategorie geschaffen werden: Er ist der erste industrielle Benchtop-SLS-3D-Druck, der hohe Qualität, kompakte Abmessungen und einen umfassenden, vereinfachten Arbeitsablauf zu einem Bruchteil der Kosten herkömmlicher industrieller SLS-Systeme bietet.

Für den Fuse 1 ist keine spezielle Infrastruktur notwendig. Außerdem lässt er sich leicht in Ihren Arbeitsplatz integrieren.

Für den Fuse 1 ist keine spezielle Infrastruktur notwendig. Außerdem lässt er sich leicht in Ihren Arbeitsplatz integrieren. 

Beim Fuse 1 kommt ein einziger Laser zum Einsatz. Durch seine kleinere Konstruktionskammer ist weniger Heizleistung erforderlich. Da das Pulver für einen kürzeren Zeitraum höheren Temperaturen ausgesetzt ist, sind keine Inertgase oder speziellen Lüftungsanlagen notwendig. Dank des insgesamt niedrigeren Energieverbrauchs, kann er mit Standard-Wechselstrom ohne spezielle Infrastruktur betrieben werden.

Der Fuse 1 verfügt über eine als Patent angemeldete Lösung namens Surface Armor, ein teilweise gesintertes Gehäuse, das dafür sorgt, dass der Bereich um die Teile beim Druck gleichmäßig erwärmt wird, was eine hervorragende Oberflächengüte, einheitliche mechanische Eigenschaften, hohe Zuverlässigkeit und günstige Neuzuführungsraten ermöglicht.

Um Ihnen ein kompaktes, integriertes Ökosystem und einen Pulverhandhabungskreislauf zu bieten, verfügt der Fuse 1 über den Fuse Sift, eine Pulverrückgewinnungsstation und Komplettlösung, die die Teileentnahme, Pulverrückgewinnung, Lagerung und das Mischen in einem einzigen, freistehenden Gerät kombiniert. 

Insgesamt bietet der industrielle Benchtop-SLS-3D-Druck mit dem Fuse 1 gegenüber den kleinsten industriellen SLS-Systemen ein geringfügig kleineres Druckvolumen, jedoch einen wesentlich geringeren Platzbedarf, einen vereinfachten Arbeitsablauf und niedrigere Kosten.

Vergleich von SLS 3D-Druckern

Fuse 1: Industrielles Benchtop-SLSTraditionelle industrielle SLS 3D-Drucker
PreisAb 18 500 USD100 000–500 000 USD
DruckvolumenBis zu 165 × 165 × 300 mmBis zu 550 × 550 × 750 mm
VorteileKostengünstig Hochwertige Teile Hoher Durchsatz Vereinfachter Arbeitsablauf Geringer Platzbedarf Geringer WartungsaufwandGroßes Fertigungsvolumen Hochwertige Teile Hoher Durchsatz Verschiedene Materialoptionen
NachteileKleineres Fertigungsvolumen Eingeschränkte MaterialoptionenTeure Ausrüstung Viel Platzbedarf Anlagenanforderungen Hoher Wartungsaufwand Erfordert einen eigenen Bediener

SLS-3D-Druckmaterialien

Das üblichste Material im SLS-Druck ist Nylon, ein leistungsstarker technischer Thermoplast, der sich sowohl für funktionales Prototying als auch für die Herstellung von Produkten für die Endverwendung eignet. Nylon ist ideal für komplexe Baugruppen und robuste Teile mit hoher Umweltbeständigkeit. 

Mit SLS gedruckte Nylonteile sind stark, starr, robust und langlebig. Die Endteile sind schlagfest und halten wiederholten Belastungen und Verschleiß stand. Nylon ist beständig gegenüber UV-Licht, Licht, Hitze, Feuchtigkeit, Lösungsmitteln, Temperaturschwankungen und Wasser. 3D-gedruckte Teile können ebenfalls biokompatibel sein und nicht reizen, wodurch sie getragen werden können und für viele Anwendungsfälle sicher sind.

Nylon eignet sich ideal für eine Reihe funktionaler Anwendungen, von der Entwicklung von Konsumgütern bis hin zu Produkten des Gesundheitswesens.

Nylon eignet sich ideal für eine Reihe funktionaler Anwendungen, von der Entwicklung von Konsumgütern bis hin zu Produkten des Gesundheitswesens.

Nylon ist ein synthetisches Thermoplast-Polymer, das zur Familie der Polyamide gehört. Nylon 12 Powder ermöglicht als Allround-Pulver für den SLS-3D-Druck ein breites Spektrum unterschiedlicher Anwendungen allgemeiner Art. Für Anwendungen rund um Prototyping und Produkte für die Endverwendung, die höhere Duktilität und Schlagfestigkeit erfordern und verschleißbedingtem Sprödbruch widerstehen müssen, ist wiederum Nylon 11 Powder die erste Wahl.

Nylon 11

Nylon 11
Dehnbares wie auch widerstandsfähiges und flexibles Material für hohe Anforderungen an Haltbarkeit und Leistung.
  • Schlagfeste Prototypen, Halterungen und Vorrichtungen
  • Dünnwandige Kanäle und Gehäuse
  • Einrastelemente, Klammern und Scharniere
  • Orthetik und Prothetik*

Nylon 12

Nylon 12
Vielseitiges Material mit hoher Detailtreue und Maßgenauigkeit für allgemeine Anwendungen.
  • Hoch leistungsfähige Prototypenentwicklung
  • Kleinserienfertigung
  • Permanente Haltevorrichtungen, Vorrichtungen und Werkzeugausstattung
  • SLS-Teile für allgemeine Zwecke

* Materialeigenschaften können abhängig vom Design der Teile und den Fertigungsabläufen variieren. Es liegt in der Verantwortung des Herstellers, die Eignung der Druckteile für ihren Verwendungszweck zu überprüfen.

SLS-Nylon-Materialeigenschaften

MaterialFORMLABS NYLON 12 POWDERFORMLABS NYLON 11 POWDER
Maximale Zugfestigkeit50 MPa49 MPa
Zugmodul1850 MPa1573 MPa
Bruchdehnung11 %40 %
Schlagzähigkeit nach IZOD32 J/m71 J/m
Wärmeformbeständigkeitstemperatur (HDT) bei 0,45 MPa171 °C182 °C

Nylon 11 Powder und Nylon 12 Powder sind beides Einkomponentenpulver. Bei einigen SLS 3D-Druckern kommen Zweikomponentenpulver zum Einsatz, wie Pulverbeschichtungen oder Pulvermischungen. Es werden Nylon-Verbundwerkstoffe mit Aluminid, Kohlenstoff oder Glas entwickelt, um Teile mit optimierter Festigkeit, Steifigkeit oder Flexibilität zu fertigen. Bei diesen Zweikomponentenpulvern wird nur die Komponente mit dem niedrigeren Glasübergangspunkt gesintert, wodurch beide Komponenten miteinander verbunden werden.

Der Arbeitsprozess beim SLA 3D-Druck

1. Design und Vorbereiten der Datei

Konstruieren Sie Ihr Modell mit einer beliebigen CAD-Software oder 3D-Scandaten und exportieren Sie es in einem für den 3D-Druck geeigneten Dateiformat (STL oder OBJ). Jeder SLS-Drucker verfügt über eine Software, mit der Druckeinstellungen vorgenommen, Teile ausgerichtet und angeordnet, Druckzeiten berechnet und die digitalen Modelle schichtweise untersucht werden können. Sobald die Einrichtung abgeschlossen ist, sendet die Druckvorbereitungssoftware die Anweisungen über eine Drahtlos- oder Kabelverbindung an den Drucker.

SLS 3D-Drucksoftware

Beim Fuse 1 kommt die kostenlose Druckvorbereitungssoftware PreForm zum Einsatz. Sie ermöglicht Ihnen das nahtlose Duplizieren und Organisieren mehrerer Teile innerhalb eines 3D-Rasters, um so viel Konstruktionsraum wie möglich für einen einzigen Druck zu nutzen. PreForm schlägt die optimale Ausrichtung und Teilepackung automatisch vor. Manuelle Anpassungen sind bei Bedarf ebenfalls möglich.

2. Den Drucker vorbereiten

Der Arbeitsablauf zum Vorbereiten des Druckers hängt vom System ab. Die meisten traditionellen SLS-Systeme erfordern umfangreiche Schulungen, Werkzeuge und körperliche Anstrengung für Vorbereitung und Wartung. 

Der Fuse 1 revolutioniert den SLS-Arbeitsablauf mit seiner Einfachheit und Effizienz, wobei modulare Bauteile den unterbrechungsfreien Druck und einen geschlossenen Pulverkreislauf ermöglichen.

Beim Fuse 1 können Sie Pulver ganz leicht mit der Pulverkartusche laden.

Beim Fuse 1 können Sie Pulver ganz leicht mit der Pulverkartusche laden.

Der Fuse 1 verfügt über eine herausnehmbare Konstruktionskammer, wodurch sie bereits einen neuen Druck durchführen können, während der aktuelle Druck abkühlt.

Der Fuse 1 verfügt über eine herausnehmbare Konstruktionskammer, wodurch sie bereits einen neuen Druck durchführen können, während der aktuelle Druck abkühlt.

3. Drucken

Sobald alle Überprüfungen vor dem Drucken abgeschlossen sind, ist der Fuse 1 druckbereit. Die Druckzeit bei SLS-3D-Drucken kann nur wenige Stunden oder gar mehrere Tage betragen. Dies hängt von der Größe und Komplexität der Teile sowie von der Teildichte ab.

Nachdem ein Druck abgeschlossen ist, muss die Konstruktionskammer im Druckergehäuse vor dem nächsten Schritt etwas abkühlen. Anschließend kann die Konstruktionskammer entfernt und eine neue eingesetzt werden, um den nächsten Druck zu starten. Die Konstruktionskammer muss vor der Nachbearbeitung abkühlen, damit die optimalen mechanischen Eigenschaften sichergestellt sind und ein Verziehen der Teile vermieden wird. Dieser Vorgang kann die Hälfte der Druckzeit beanspruchen.

Der Touchscreen des Fuse 1 zeigt einen Livestream des Druckbetts, sodass Sie beobachten können, wie jede neue Schicht Gestalt annimmt.

Der Touchscreen des Fuse 1 zeigt einen Livestream des Druckbetts, sodass Sie beobachten können, wie jede neue Schicht Gestalt annimmt. Diese Kameraansicht ist ebenso von Ihrem Computer aus in PreForm verfügbar, sodass Sie Ihren Druck im Auge behalten können, ohne Ihren Arbeitsplatz verlassen zu müssen. 

4. Druck und Nachbearbeitung

Die Nachbearbeitung von SLS-Teilen nimmt im Vergleich zu anderen 3D-Druckverfahren wenig Zeit und Aufwand in Anspruch. Sie lässt sich leicht skalieren und liefert einheitliche Ergebnisse bei den Chargen, da keine Stützstrukturen erforderlich sind.

Nach Abschluss eines Druckauftrags müssen die fertiggestellten Teile aus der Baukammer entfernt, voneinander getrennt und von überschüssigem Pulver gereinigt werden. Dieser Vorgang erfolgt in der Regel manuell an einer Reinigungsstation mit Druckluft oder einem Strahlgerät mit einem bestimmten Strahlmittel.

Überschüssiges Pulver, das nach der Teilentnahme verbleibt, wird gefiltert, um größere Partikel zu entfernen, und kann anschließend recycelt werden. Nicht verschmolzenes Pulver büßt bei hohen Temperaturen geringfügig an Qualität ein, sodass es für nachfolgende Druckaufträge mit neuem Material aufgefrischt werden sollte. Aufgrund der Wiederverwertbarkeit des Materials für Folgeaufträge, ist SLS eine der abfallärmsten Herstellungsmethoden.

Ein häufiger Ansatz im SLS-Bereich ist es, ein Gerät zur Wiedergewinnung des Pulvers anzubieten, eins zur Lagerung und weitere zum Mischen von Pulver. Im Arbeitsablauf des Fuse 1 werden die Entnahme von Teilen und ungesintertem Pulver sowie die Lagerung, Dosierung und Mischung von Pulver von nur einem Gerät übernommen, dem Fuse Sift.

Der Fuse Sift ergänzt den SLS-Arbeitsablauf des Fuse 1. Er ist ein sicheres und effizientes System zur Entnahme von Druckteilen und die Wiedergewinnung von Pulver.

Der Fuse Sift ergänzt den SLS-Arbeitsablauf des Fuse 1. Er ist ein sicheres und effizientes System zur Entnahme von Druckteilen und die Wiedergewinnung von Pulver.

Der Fuse Sift gibt gebrauchtes und neues Pulver automatisch ab und mischt sie, sodass Sie Abfall reduzieren und Ihren Pulvervorrat kontrollieren können.

Der Fuse Sift gibt gebrauchtes und neues Pulver automatisch ab und mischt sie, sodass Sie Abfall reduzieren und Ihren Pulvervorrat kontrollieren können.

5. Weitere Nachbearbeitung

SLS-3D-Druckteile können nach dem Sieben verwendet werden. Jedoch gibt es noch weitere Nachbearbeitungsschritte für SLS-Teile, die ebenfalls von Interesse sein können.

SLS-3D-Druckteile haben von Haus aus eine grobe Oberflächenbeschaffenheit. Formlabs empfiehlt das Strahlen mit einem Strahlmittel oder das Gleitschleifen von SLS-Druckteilen, um eine glattere Oberflächengüte zu erzielen. Die Teile können besprüht, lackiert, galvanisiert und beschichtet werden, um ihnen verschiedene Farben, Oberflächenbeschaffenheiten und Eigenschaften zu verleihen, darunter Wasserdichtigkeit (Beschichtung) und Leitfähigkeit (Galvanisieren). Formlabs SLS-Teile sind dunkel und eignen sich deshalb nicht gut zum Färben.

SLS-Teil mit Wassertransferdruck von Partial Hand Solutions.

SLS-Teil mit Wassertransferdruck von Partial Hand Solutions.

SLS-Teile können zum Erzielen einer metallischen Oberfläche galvanisiert werden.

SLS-Teile können zum Erzielen einer metallischen Oberfläche galvanisiert werden.

Welche Gründe sprechen für SLS?

Ingenieure und Hersteller wählen SLS aufgrund der Gestaltungsfreiheit, der hohen Produktivität und des hohen Durchsatzes, der niedrigeren Stückkosten und der bewährten Materialien für die Endverwendung.

Gestaltungsfreiheit

Für die meisten additiven Herstellungsverfahren, wie Stereolithografie (SLA) und Schmelzschichtung (FDM), sind zur Herstellung von Designs mit überhängenden Merkmalen spezielle Stützstrukturen notwendig.

Beim selektiven Lasersintern sind keine Stützstrukturen notwendig, da nicht gesintertes Pulver das Teil während des Drucks umgibt. Mit SLS sind Überhänge, filigrane Geometrien, ineinandergreifende bewegliche Teile, Teile mit Innenkanälen sowie weitere komplexe Formen möglich.

Selective Laser Sintering (SLS) - Handschiene mit komplexem Muster zur Gewichtsreduzierung.

Handschiene mit komplexem Muster zur Gewichtsreduzierung.

Ingenieure entwickeln Teile in der Regel unter Berücksichtigung des endgültigen Herstellungsverfahrens, was auch als Design for Manufacturing (DFM) bekannt ist. Wird zur Fertigung von Prototypen nur das additive Herstellungsverfahren eingesetzt, dann ist es auf Teile und Formen beschränkt, die sich durch herkömmliche Fertigungswerkzeuge während der Produktion reproduzieren lassen.

Da selektives Lasersintern für eine zunehmende Anzahl von Endanwendungen ein durchführbares Herstellungsverfahren wird, lassen sich mit diesem System neue Design- und Engineering-Möglichkeiten verwirklichen. Mit SLS 3D-Druckern können komplexe Designs hergestellt werden, die mit herkömmlichen Verfahren entweder gar nicht oder nur mit hohem Kostenaufwand gefertigt werden können. Mit SLS können Designer auch komplexe Baugruppen, die gewöhnlich aus mehreren Teilen bestehen, zu einem einzigen Teil zusammenführen. So können schwache Verbindungen vermieden und die Montagezeit verkürzt werden.

Selektives Lasersintern kann das volle Potenzial des generativen Designs ausschöpfen, indem es leichte Designs mit komplexen Gitterstrukturen umsetzen kann, die mit herkömmlichen Herstellungsverfahren nicht möglich wären.

Hohe Produktivität und hoher Durchsatz

SLS ist das schnellste additive Fertigungsverfahren zur Herstellung funktionaler, strapazierfähiger Teile und Endverbraucherteile. Die Laser, die das Pulver verschmelzen, haben eine wesentlich schnellere Abtastgeschwindigkeit und sind genauer als die Schichtabscheideverfahren, die in anderen Prozessen wie dem industriellen FDM zum Einsatz kommen.

Während des Drucks können mehrere Teile eng aneinander angeordnet werden, um den verfügbaren Fertigungsraum maximal zu nutzen. Die Bediener verwenden zur Optimierung jedes Drucks und für höchste Produktivität spezielle Software und lassen deshalb nur wenig Abstand zwischen den einzelnen Teilen.

Selective Laser Sintering (SLS) - Dank SLS können Bediener so viele Teile in der Konstruktionskammer positionieren wie möglich und sie ohne Stützstrukturen drucken, was Zeit bei der Nachbearbeitung spart.

Dank SLS können Bediener so viele Teile in der Konstruktionskammer positionieren wie möglich und sie ohne Stützstrukturen drucken, was Zeit bei der Nachbearbeitung spart.

Bewährte Materialien für die Endverwendung

Der Schlüssel zur Funktionalität und Vielseitigkeit des SLS-3D-Drucks sind die Materialien. Nylon und seine Verbundwerkstoffe sind bewährte, hochwertige Thermoplaste. Nylon-Teile, die im Lasersinter-Verfahren gefertigt wurden, weisen nahezu 100 Prozent Dichte sowie mechanische Eigenschaften auf, die mit denjenigen vergleichbar sind, die mit herkömmlichen Herstellungsverfahren wie Spritzgießen hergestellt wurden.

Selective Laser Sintering (SLS) - Aus Nylon 12 Powder gedruckte Bohrmaschine. Nylonteile lassen sich einfach für eine glatte, professionelle Oberflächenbeschaffenheit verarbeiten.

Aus Nylon 12 Powder gedruckte Bohrmaschine. Nylonteile lassen sich einfach für eine glatte, professionelle Oberflächenbeschaffenheit verarbeiten.

SLS-Nylon ist eine perfekte Alternative zu gebräuchlichen Spritzguss-Kunststoffen. Schnappverbindungen und mechanische Gelenke aus SLS-Nylon sind allen anderen additive Fertigungsverfahren deutlich überlegen. Es eignet sich ideal für funktionale Anwendungen, für die Kunststoffteile benötigt werden, die langlebig sind, während Teile, die mit anderen additiven Fertigungsverfahren produziert wurden, abbauen und im Laufe der Zeit spröde werden.

Geringe Kosten pro Teil

Bei der Berechnung der Stückkosten müssen in der Regel die Eigentumskosten für die Ausrüstung sowie die Material- und Arbeitskosten berücksichtigt werden.

  • Anschaffungskosten: Je mehr Teile eine Maschine über ihre Lebensdauer produzieren kann, desto geringer sind die Stückkosten. Infolgedessen führt eine höhere Produktivität pro Stück zu niedrigeren Gesamtbetriebskosten für die Ausrüstung. Angesichts der schnellen Abtastgeschwindigkeit des Lasers, der Einbettung von Teilen zur Maximierung der Druckkapazität sowie der einfachen Nachbearbeitung, bietet SLS die höchste Produktivität und den höchsten Durchsatz aller additiven Fertigungsverfahren für Kunststoffteile.

  • Material: Während die meisten 3D-Drucktechnologien proprietäre Materialien verwenden, ist Nylon ein geläufiger Thermoplast, der in großen Mengen für industrielle Zwecke hergestellt wird, und damit einer der billigsten Rohstoffe für die additive Fertigung ist. Da beim SLS-3D-Druck keine Stützstrukturen erforderlich sind und das Pulver wiederverwendet werden kann, fällt nur wenig Abfall an.

  • Arbeitsaufwand: Die Achillesferse vieler 3D-Drucklösungen ist der Arbeitsaufwand. Die meisten Verfahren haben komplexe Workflows, die schwer zu automatisieren sind, was die Stückkosten wesentlich beeinflussen kann. Dank des einfachen Nachbearbeitungs-Workflows ist bei SLS jedoch ein geringerer Arbeitsaufwand notwendig.

Ein großformatiger SLS 3D-Drucker erfordert anfänglich eine erhebliche Investition, macht diese jedoch noch schneller als kleinere Geräte wett. Benchtop-SLS senkt diese Einstiegshürde sowie die Stückkosten bei den meisten Anwendungen erheblich.

Das Outsourcing der Fertigung an Dienstleister empfiehlt sich, wenn Sie den 3D-Druck nur gelegentlich nutzen, ist aber auch mit höheren Kosten und längeren Durchlaufzeiten verbunden. Einer der größten Vorteile des 3D-Drucks ist seine Schnelligkeit im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsmethoden, was jedoch schnell an Relevanz verliert, wenn ein outgesourctes Teil erst Tage oder gar Wochen später ankommt.

Kosten für SLS 3D-Druckteile

Messgerätebaugruppe

Von REEKON Tools

Dienstleistungsunternehmen512,45 USD
Traditionelles SLS57,92 USD
Fuse 131,38 USD
3d printing cost
INTERAKTIV

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Reduzierte Produktentwicklungszyklen

Dank selektivem Lasersintern können Ingenieure Prototypen bereits frühzeitig im Entwurfszyklus herstellen und anschließend dasselbe Gerät und dasselbe Material zur Herstellung von Endverbrauchsteilen verwenden. Für SLS ist nicht dieselbe teure und zeitaufwendige Werkzeugbestückung wie für die herkömmliche Fertigung notwendig. So können Prototypen-Teile und -Baugruppen im Laufe weniger Tage getestet und leicht modifiziert werden. Dadurch wird auch die Produktentwicklungszeit drastisch reduziert.

SLS-3D-Druck eignet sich ideal für die Herstellung haltbarer, funktionsfähiger Prototypen. Die Produkte sind bereit, intensive Funktionstests zu durchlaufen beziehungsweise als Ersatzteile oder gebrauchsfertige Produkte an Kunden ausgeliefert zu werden.

SLS-3D-Druck eignet sich ideal für die Herstellung haltbarer, funktionsfähiger Prototypen. Die Produkte sind bereit, intensive Funktionstests zu durchlaufen beziehungsweise als Ersatzteile oder gebrauchsfertige Produkte an Kunden ausgeliefert zu werden. 

Angesichts der geringen Stückkosten und der robuste Materialien, stellt SLS eine sparsame Methode zur Herstellung komplexer Sonderanfertigungen oder einer Serie kleiner Komponenten für Endprodukte dar. In vielen Fällen ist SLS eine kostengünstige Alternative zum Spritzgießen für die Fertigung einer begrenzten Stückzahl oder das Bridge Manufacturing.

Anwendungen für SLA 3D-Druck

Der SLS-3D-Druck beschleunigt die Innovation und unterstützt Unternehmen in einer Vielzahl von Branchen, darunter im Maschinenbau, der Fertigung und dem Gesundheitswesen. 

SLS 3D gedrucktes technisches Teil

Maschinenbau

Übernehmen Sie die Kontrolle über Ihren gesamten Produktentwicklungsprozess, von der Iteration des ersten Konzeptdesigns zur Herstellung von Produkten für die Endverwendung:

  • Rapid Prototyping
  • Produktmodelle für Kundenfeedback für die Anwendung
  • Funktionsfähige Prototypen
  • Anspruchsvolle Funktionstests von Produkten (z. B. Leitungen, Halterungen)
SLS 3D gedrucktes Fertigungsteil

Fertigung

Übernehmen Sie die Kontrolle über Ihre Lieferkette und reagieren schnell Sie auf sich verändernde Anforderungen:

  • Produktion für die Endverwendung
  • Kleinserienfertigung
  • Produktion von neuartigen Konsumgütern durch serielle Maßanfertigung
  • Produktion von Ersatzteilen, robuste Lieferketten
  • Haltbare, belastbare Vorrichtungen (z. B. Klammern und Klemmen) und Werkzeuge
  • Individuelle Kfz- und Motorradteile, Marineausrüstung, „Versorgung auf Nachfrage“ im Verteidigungssektor
SLS 3D gedrucktes Gesundheitsteil

Gesundheitswesen

Betriebsinterne Herstellung von patientenspezifischen Medizinprodukten für die Endverwendung:

  • Prototypenentwicklung für Medizinprodukte
  • Prothetik und Orthetik (z. B. Gliedmaßenprothesen und Stützen)
  • Chirurgiemodelle und Werkzeuge
  • Endverbrauchsteile (Nylon 12 Powder ist biokompatibel und für die Sterilisation geeignet*)

*Materialeigenschaften können variieren, abhängig vom Design der Teile und den Fertigungsabläufen. Es liegt in der Verantwortung des Herstellers, die Eignung der Druckteile für ihren Verwendungszweck zu überprüfen.

Lernen Sie den Fuse 1 SLS 3D-Drucker kennen

Bisher waren industrielle SLS 3D-Drucker für die meisten Unternehmen unerschwinglich. Die Kosten für eine einzige Maschine beliefen sich bislang auf über 100 000 $.

Fuse 1 SLS 3D-Drucker

Mit dem Fuse 1 bringt Formlabs die industrielle Leistung des selektiven Lasersinterns (SLS) an Ihren Arbeitsplatz. Die Technologie bietet Hochleistungsmaterialien zum geringstmöglichen Stückpreis sowie eine kompakte Standfläche und einen einfachen Arbeitsablauf.

Der Fuse 1 eröffnet jetzt neue Möglichkeiten für die unabhängige Fertigung und Prototypenerstellung.