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Das Selektive Laser Sintern (SLS) generiert die Modelle aus Pulver. Als Ausgangsstoffe für die Bildung einer festen Schicht verwendet man Pulver mit 50 bis 100 µm Partikeldurchmesser, die in der jeweiligen Schichtebene durch einen Laserstrahl miteinander verschmolzen werden Bild 1. Diese Verfahren werden Sinterverfahren genannt, weil sie durch gezieltes Aufschmelzen auf einen klassischen diffusions-gesteuerten Sinterprozess abzielen. Die Materialpartikel verbinden sich nach dem Erstarren zu einer festen Schicht und mit der vorangegangenen Schicht. Durch Absenken dieser Schicht und neues Aufbringen von Pulver wird die nächste Schicht zum Verschmelzen vorbereitet.

Bild 1: Schematischer Aufbau des Laser-Sinter-Prozesses [28]

Die Vorteile des SLS liegen im Vergleich zur SL in der theoretisch unbegrenzten Materialpalette. Die Modelle sind, je nach Werkstoff, mechanisch und thermisch belastbar. Nicht versintertes Pulver kann wiederverwendet werden. Das Nacharbeiten ent-fällt weitestgehend, die Modelle sind sofort einsetzbar.
Nachteile gegenüber den konventionellen Verfahren (z. B. Fräsen) bestehen in der Oberflächengüte, die von der Korngröße und der Wärmeleitfähigkeit abhängig ist, einer schlechten Erreichbarkeit und damit Schwierigkeiten beim Reinigen von internen Hohlräumen, und in einer Prozesstemperatur nahe dem Werkstoffschmelzpunkt sowie in einer notwendigen Inertgas-Atmosphäre.
Bei den Sinterverfahren lassen sich theoretisch alle thermoplastischen Materialien verwenden, das heißt Werkstoffe die aufschmelzbar sind und nach der Erstarrung ihr vorheriges Volumen und ihre vorherigen Werkstoffkennwerte wieder annehmen. In der Praxis finden Werkstoffe wie Nickel-Bronze-Legierungen, Stahl-Binder-Kombination, Polyamid (auch glasgefüllt), Polystyrol und auch Sand Verwendung.

Wichtig sind bei diesem Verfahren Werkstoffe mit niedriger Schmelztemperatur und geringer Wärmeleitfähigkeit. Diese Eigenschaften sind notwendig, um den Sinterprozess lokal zu begrenzen, aber auch, weil bei hohen Schmelztemperaturen der ma-schinenseitige Realisierungsaufwand zu groß wird. Bei hochschmelzenden Materia-lien (Stahl) ist es möglich, durch das indirekte Lasersintern eines Zweikomponentenpulvers und ein darauffolgendes Austreiben des Binders und nachversintern des Bauteils den maschinenseitigen Aufwand zu reduzieren. Durch geeignete Folgeprozesse ist die Materialpalette für die Modelle stark erweiterbar.

Die erste Lasersintermaschine wurde 1990 von der DTM Corporation, USA , unter dem Namen "Sinterstation 125" vorgestellt. Mit dem Typ "Sinterstation 2000" folgte 1992 der Vertrieb einer industriellen Maschine. Im Jahre 1991 hat das Unternehmen EOS eine Sintermaschine entwickelt, die 1994/1995 mit dem EOSINT-Programm kommerzialisiert wurde (Bild 2). Dabei wurden verschiedene Baureihen entwickelt, mit denen es möglich ist, Kunststoffe, Metalle oder Sand zu versintern. Von 1990 bis einschließlich 1999 wurden weltweit 879 Sintermaschinen verkauft [29]. Der Kaufpreis einer "Sinterstation 2500plus", einer Maschine mit einem Bauraum von bis 380 mm x 330 mm x 447 mm, lag bei etwa DM 200.000,-. Die Firma EOS bot ihre "EOSINT S" zum Versintern von Sand mit einer Bauraumgröße von 720 mm x 380 mm x 380 mm für DM 1,3 Mio an [29].

Bild 2: EOS-Lasersintermaschine des IFAM, Bremen

Lasertyp: CO2 Laser (P = 200 W)
Fokusdurchm.: 0,4 mm
Material: Metalle (Bronze, Stahl, Leichtmetalle)
Schichtdicke: 50 µm
Bauraumgröße: 250 x 250 x 185 mm3

Das Selektive Laser Sintern ist geeignet um Geometrie- und Funktionsmodelle und über Feinguss auch Serienteile zu fertigen. Modelle, Formen und Werkzeuge können in einem Stück gefertigt werden (Bild 3). Auch metallische Produkte sind möglich (Bild 4)

Bild 3: Staubsaugergehäuse hergestellt mit dem SLS-Verfahren aus DuraForm PA (DTM GmbH)



Bild 4: Spritzguß-Werkzeugeinsatz für KFZ-Leuchtenreflektor
Tabelle: Spritzguß-Werkzeugeinsatz für KFZ-Leuchtenreflektor
Prototyper Lasersintern
Bearbeitung
Sintern des Kerns 2 Tage
Trennen v. Plattform 1 Tag
Oberfläche schlichten 1 Tag
Oberfläche polieren 1 Tag
Kosten
SLS-Kern inkl. Trennung 2.500,- €
Oberfläche schlichten 250,- €
Oberfläche polieren 350,- €
Merkmale
  • Bronze-Stahl-Pulvergemisch
  • Partikelgröße ca. µm
  • sehr gut mechanische bearbeitbar
  • Werkstoffe
    Dichte ca. 95 %
    Zugfestigkeit 500 N/mm2
    Härte 80 HB
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