3D-Druckverfahren
Im 3D-Druck gibt es verschiedene Druckverfahren.
SLS - Selektives Lasersintern
Unter „Sintern“ versteht man ein Rapid Prototyping Verfahren, bei dem 3D-Modelle mithilfe eines Laserstrahls erstellt werden.
Der Werkstoff liegt in Pulverform vor. Daraus wird zunächst eine dünne Lage auf die Bauplattform aufgetragen. In der weiteren Folge verschmilzt der Laser das Pulver an den vorgesehenen Stellen. So wird das Teil Schicht für Schicht fertiggestellt. Die einzelnen Schichten verschmelzen, bis das fertige Bauteil mit der letzten Schicht abgeschlossen ist.
Beim selektiven Lasersintern (SLS) werden also räumliche Strukturen aus einem pulverförmigen Ausgangsstoff hergestellt. Zum Einsatz kommen verschiedene kunststoffähnliche Materialien wie Nylon, Elastomere, Alumide oder Polyamide.
Das Verfahren eignet sich für Bauteile, die eine hohe Detailgenauigkeit erfordern und eine hohe spezifische Dichte aufweisen müssen. Beim selektiven Lasersintern können allerdings nur einfarbige Bauteile produziert werden.
Werfen Sie auch einen Blick in unsere 3D-Druck-Broschüre.
Stereolithografie (SLA)
Bei der Stereolithografie (SLA), einem weiteren Rapid Prototyping Verfahren, liegt das Werkstück in einem Flüssigbad aus Photopolymer. Nach und nach wird es tiefer hineingesenkt, und der Laser sorgt Schritt für Schritt für die gewünschte Form.
Das Stereolithografie- oder SLA-Verfahren wird schon seit Anfang der 1980er Jahre eingesetzt. Deshalb liegt dazu auch der größte Erfahrungsschatz vor. Der Erfinder Chuck Hull gründete später 3D Systems, einen der weltgrößten Hersteller von 3D-Druck-Anlagen.
Das Stereolithografie-Verfahren liefert äußerst präzise Ergebnisse mit Schichtstärken von 0,016 mm. So werden sehr filigrane Strukturen und glatte Oberflächen möglich. Diese Vorteile haben natürlich auch ihren Preis, sowohl finanziell als auch in zeitlicher Hinsicht.
Fused Deposition Modeling (FDM)
Beim Fused Deposition Modeling (FDM) handelt es sich um ein weiteres Rapid Prototyping Verfahren, das auch unter dem Namen Schmelzschichtungsverfahren bekannt ist. Das 3D-Objekt wird schichtweise aus einem schmelzfähigen Kunststoff hergestellt, der in Rollen vorliegt und über Düsen an die passenden Stellen kommt.
Wir arbeiten mit Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS). Dieser Kunststoff eignet sich besonders für Einsatzobjekte mit hoher Beanspruchung. Auch wenn der 3D-Druck per FDM eine Stützstruktur erfordert, die später wieder entfernt werden muss, geht das Verfahren schnell und ist kostengünstig. Viele verschiedene Materialien stehen zur Auswahl. Die Bauteile sind allerdings nicht sehr detailliert.
Selektives Laserschmelzen / Metallsintern (SLM)
SLM steht für Selective Laser Melting (Selektives Laserschmelzen).
Bei diesem additiven Fertigungsverfahren (Additive Manufacturing), einem Rapid Prototyping Verfahren, wird ein Metallpulver (Aluminium, Edelstahl, Werkzeugstahl, hochtemperaturbeständigem Stahl oder Titan) schichtweise aufgetragen.
Mittels eines Laserstrahls wird dieses Pulver dann verschmolzen. Nach und nach bildet sich somit eine feste Struktur. Mit diesen 3D-Metalldruck erhalten Sie auch bei komplexen Strukturen und Geometrien ein sehr detailgenaues Bauteil.
Um eine Oxidation zu verhindern, kommt beim Selective Laser Melting häufig auch Schutzgas im Bauraum zum Einsatz.
Die Vorteile beim SLM sind neben sehr festen Bauteilen und dem Einsatz bei komplexen Geometrien auch die Möglichkeit, Hohlräume mit einzubeziehen. Außerdem ist es natürlich möglich, in verschiedenen Metallen (s.o.) zu drucken. Je nach Materialauswahl gibt es zudem noch spezifische Eigenschaften sowie diverse Möglichkeiten der Nachbearbeitung.
Dieses Verfahren eignet sich für Prototypen in Metall. Aber auch eine Serienteilproduktion ist mit dem selektiven Laserschmelzen möglich. Weitere mögliche Einsatzgebiete sind beispielsweise die Luft- und Raumfahrtindustrie, der Maschinenbau sowie die Automobiltechnik.
Mehrfarbiger Polymergips durch 3D Printing (3DP)
Beim 3D-Printing wird ein gipsartiges Pulver in dünnen Schichten aufgetragen. Ein Binder sorgt dafür, dass die benachbarten Schichten aneinander haften bleiben. Einige hundert oder gar tausend Schichten sind erforderlich, bis das gewünschte 3D-Modell fertiggestellt ist. Bevor es verwendet werden kann, muss es noch mit einem speziellen Füllstoff behandelt werden, der für die mechanischen Eigenschaften sorgt.
Das 3D-Printing ist kostengünstig und liefert schnell das gewünschte Bauteil. Die Auswahl an Materialien ist groß, und hier sind auch mehrfarbige Bauteile möglich. Allerdings dürfen die Ansprüche an die Festigkeit nicht zu groß sein.