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Selektives Laserschmelzen

Das Verfahren

Das selektive Laserschmelzen ist ein additives Fertigungsverfahren, mit dem 3D-Objekte aus Metall mithilfe von Hochleistungs-Laserstrahlen aufgebaut werden. Im ersten Schritt des Bauprozesses wird mit einer Rakel (oder eine Kombination mehrerer Rakeln) eine dünne Schicht Pulver auf die Bauplattform aufgetragen. Ein Laser schmilzt mit Temperaturen von bis zu 1.250 °C im Laserfokus das Metallpulver an den von einer CAD-Datei vorgegebenen Koordinaten auf. Während der gesamten Bauphase ist der Bauraum mit einem Schutzgas gefüllt, um eine Oxidation des Metalls zu verhindern.

Support erforderlich

Durch den großen Temperaturunterschied zwischen der jüngsten Bauteilebene und den bereits erkalteten Schichten kann es bei falscher Prozessführung zu unerwünschten Effekten kommen, wie beispielsweise dem Verzug des Bauteils, Verbrennungen und dem sogenannten Curling, einem Hochbiegen der Bauteilkanten. Um dies zu vermeiden, werden die Werkstücke durch eine Stützstruktur fest mit der Grundplatte verschweißt. Diese Stützstruktur muss später manuell entfernt werden. Das selektive Laserschmelzen ist ein ressourcenschonendes Verfahren, bei dem nur wenig Abfall anfällt, denn das überschüssige Material kann durch Sieben aufbereitet und zu einem großen Teil wiederverwendet werden.

    Vorteile

  • Dichte Funktionsteile aus verschiedenen metallischen Werkstoffen wie Werkzeugstahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer und Titan
  • Hohe mechanische Belastbarkeit
  • Gute Eignung für Spritzgießwerkzeuge
  • Konturnahe Kühlung/Temperierung
  • Herstellung von Bauteilen aus Kupfer mit hoher elektrischer Leitfähigkeit
  • Gute Nacharbeitsmöglichkeiten (z. B. Wärmebehandlung/Härten)

Materialien

Bei diesem Verfahren wird Metallpulver zu einem festen Gegenstand verschmolzen. Unsere Anlagen erreichen eine sehr hohe Detailgenauigkeit. Wir bieten Ihnen die Produktion von Objekten aus Edelstahl, Werkzeugstahl, Aluminium, Inconel, CobaltChrom und Kupfer an. Dieses Kupfer ist elektrisch hoch leitfähig und ermöglicht so neue Einsatzgebiete. Alle Produkte sind mediendicht und weisen eine hohe Stabilität auf. Abhängig vom Material können Sie bei PROTIQ Wanddicken ab 0,3 mm realisieren.

Mehr Erfahren Datenblatt Herunterladen

Werkzeugstahl (MS1)

Eigenschaften

Der Werkzeugstahl ist verzugsarm und zeichnet sich durch seine sehr gute Zähigkeit aus. Mit einer Härte bis ca. 52 HRC wird der Werkstoff unter anderem für Funktionsbauteile, Spritzgießeinsätze und Federn verwendet. 

Farbe grau
Preis
6/10
Genauigkeit
9/10
Stabilität
10/10
Flexibilität
7/10
Oberfläche
8/10
Haptik glatt, massiv, schwer

Edelstahl (1.4540)

Eigenschaften

Edelstahl PH1 1.4540 wird in der Medizin, Raum- und Luftfahrt und im Motorsport zum Beispiel für rostfreie Funktionsprototypen sowie Serienteile verwendet. Der Werkstoff weist eine sehr hohe Festigkeit auf und ist bis ca. 45 HRC härtbar.

Farbe grau
Preis
7/10
Genauigkeit
7/10
Stabilität
8/10
Flexibilität
7/10
Oberfläche
8/10
Haptik glatt, massiv, schwer

Edelstahl (1.4542)

Eigenschaften

Der Edelstahl 1.4542 besitzt eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit und wird für rostfreie Funktions- und Kleinteile eingesetzt.

Farbe grau
Preis
7/10
Genauigkeit
7/10
Stabilität
8/10
Flexibilität
7/10
Oberfläche
8/10
Haptik glatt, massiv, schwer

Edelstahl (1.4404)

Eigenschaften

Edelstahl 1.4404 wird häufig in der Uhren- und Schmuckherstellung, Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie eingesetzt, zur Herstellung von rostfreien Funktionsteilen, Ersatzteilen oder Kleinserien.

Farbe grau
Preis
7/10
Genauigkeit
7/10
Stabilität
8/10
Flexibilität
7/10
Oberfläche
8/10
Haptik rau, massiv, schwer

ALUMINIUM (ALSI9CU3)

Eigenschaften

Die Druckgusslegierung ALSi9Cu3 zeichnet sich durch ihre hervorragenden mechanischen Eigenschaften und Warmfestigkeit aus und wird im Motoren- und Getriebebau verwendet. 

Farbe hellgrau
Preis
8/10
Genauigkeit
5/10
Stabilität
6/10
Flexibilität
7/10
Oberfläche
6/10
Haptik rau, leicht

ALUMINIUM (ALSI10MG)

Eigenschaften

Aufgrund der guten gießtechnologischen Eigenschaften, der hohen dynamischen Belastbarkeit sowie der guten Festigkeit, wird der Werkstoff für Funktionsprototypen und Serienteile mit niedrigem Gewicht im Motorsport, Maschinenbau und der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. 

Farbe hellgrau
Preis
8/10
Genauigkeit
5/10
Stabilität
6/10
Flexibilität
7/10
Oberfläche
6/10
Haptik rau, leicht

INCONEL (IN625)

Eigenschaften

Die Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung IN625 ist sehr korrosionsfest und wird vor allem in Industrie, Motorsport sowie Luft- und Raumfahrt verwendet. 

Farbe grau
Preis
9/10
Genauigkeit
7/10
Stabilität
10/10
Flexibilität
8/10
Oberfläche
8/10
Haptik grob strukturiert, massiv, schwer

INCONEL (IN718)

Eigenschaften

Die hitzebeständige Legierung IN718 ist sehr belastbar und korrosionsbeständig. Sie wird unter anderem in der Luft- und Raumfahrt, Industrie und im Motorsport verwendet. 

Farbe grau
Preis
9/10
Genauigkeit
7/10
Stabilität
10/10
Flexibilität
8/10
Oberfläche
8/10
Haptik grob strukturiert, massiv, schwer

COBALTCHROM (COCRW)

Eigenschaften

Die CoCrw-Legierung wird bevorzugt in der Medizintechnik, sowie bei Funktionsteilen und Hochtemperaturanwendungen eingesetzt. 

Farbe grau
Preis
10/10
Genauigkeit
8/10
Stabilität
9/10
Flexibilität
8/10
Oberfläche
7/10
Haptik spröde, massiv, schwer

RS-KUPFER

Eigenschaften

Durch seine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit wird der niedriglegierte Kupferwerkstoff RS-Kupfer für Prototypen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit verwendet. Der Werkstoff ist thermisch aushärtbar, besitzt gute mechanische Eigenschaften und wird unter anderem in der Elektrotechnik und der Schweißtechnik verwendet. 

Farbe Kupfer
Preis
7/10
Genauigkeit
7/10
Stabilität
4/10
Flexibilität
4/10
Oberfläche
9/10
Haptik fein strukturiert, massiv, schwer

KUPFER (CUNI2SICR)

Eigenschaften

Der niedriglegierte Kupferwerkstoff besitzt gute mechanische Eigenschaften mit einer hervorragenden Wärme- und Elektrizitätsleitfähigkeit und eine hohe Festigkeit. Anwendungsgebiete sind unter anderem Befestigungselemente, Kühleinsätze im Spritzgießwerkzeug und Beschläge.

Farbe Kupfer
Preis
7/10
Genauigkeit
7/10
Stabilität
6/10
Flexibilität
6/10
Oberfläche
7/10
Haptik fein strukturiert, massiv, schwer

Selektives Laserschmelzen in der Anwendung

Das Laserschmelzen bietet Konstrukteuren die Möglichkeit, in vollkommen neue Richtungen zu denken. Im Gegensatz zu herkömmlichen mechanischen Produktionstechniken für Metallbauteile, wie dem Drehen oder Fräsen, sind der konstruktiven Gestaltungsfreiheit bei dem additiven Fertigungsverfahren kaum Grenzen gesetzt. Durch den schichtweisen Aufbau des Metallteils lassen sich selbst hochkomplexe Geometrien erzeugen, beispielsweise mit Hinterschneidungen oder Hohlräumen. Ohne Spannvorrichtungen oder Formwerkzeuge ermöglicht das Verfahren die Herstellung anspruchsvoller Bauteile, die sich mit herkömmlichen Techniken nicht oder nur mit enormem Aufwand realisieren ließen. Konstrukteure können sich somit ganz auf das Erreichen funktioneller Ziele konzentrieren und Innovationspotenziale optimal ausschöpfen.

Innenliegende Funktionen und Strukturen integrieren

Zu den gestalterischen Möglichkeiten zählt beim Laserschmelzen die einfache Integration von Funktionselementen, wie etwa innenliegender Kanäle zur konturnahen Kühlung. Darüber hinaus können mittels integraler Bauweise einzelne Komponenten bereits während des Herstellungsprozesses miteinander zu einem Bauteil verbunden werden. Nachträglicher Bearbeitungs- und Montageaufwand lässt sich so auf ein Minimum reduzieren. Schließlich profitieren auch Leichtbaukonstruktionen von der Technik des Laserschmelzens, da sich durch das Einbringen von Hohlkörpern oder Wabenstrukturen deutliche Gewichtsreduktionen erzielen lassen – bei gleichzeitig hoher Stabilität und Funktionalität.

Vielseitig in der Anwendung

Diese konstruktiven Spielräume machen das Laserschmelzen zu einer interessanten Fertigungstechnik für vielfältige Anwendungsbereiche. Hierzu gehören beispielsweise die Automobilbranche, die Luft- und Raumfahrt, die Medizintechnik sowie generell sämtliche Einsatzgebiete, in denen Leichtbau und bionische Strukturen gefragt sind.

Das Potenzial des Laserschmelzens entfaltet sich heute längst nicht mehr nur beim Rapid Prototyping. Die produzierten Teile erfüllen hohe Materialanforderungen, wie etwa eine sehr gute thermische Resistenz und mechanische Belastbarkeit, und können einsatzfertig für anspruchsvolle Aufgaben produziert werden. Rapid Manufacturing und Rapid Tooling zählen daher ebenso zu den möglichen Einsatzgebieten wie die Produktion von Kleinserien oder individuellen Komponenten. Durch den geringen Material- und Werkzeugeinsatz ist eine wirtschaftliche Herstellung bereits ab Losgröße 1 gegeben. Bei Bedarf kann die Fertigungstechnik mit herkömmlichen Produktionsverfahren kombiniert werden, sodass Nacharbeiten wie eine Oberflächenbehandlung, Schweißen, Fräsen oder Erodieren problemlos angeschlossen werden können.

Technische Informationen

  • Wanddicken ab 0,3 mm
  • Schichtdicke 20 µm, 40 µm, 50 µm
  • Oberflächenrauheit: Ra 2,5 - 8 μm / Rz 15 - 50 μm
  • Härte bis 52 HRC (Härteprozess)
  • Bauteile bis 250 mm x 250 mm x 310 mm können in einem Stück gefertigt werden
  • Toleranzen: +/- 0,7 %, min. 0,1 mm

Einschränkungen

  • Leicht raue Oberfläche
  • Oberflächenbearbeitung für Spritzgießwerkzeuge und Ähnliches notwendig

SLM-gefertigte Werkzeugeinsätze steigern die Bauteilqualität durch

  • Verringerung von Verzügen
  • Verringerung von Einfallstellen
  • Zykluszeitreduktion um durchschnittlich ca. 30 % und mehr

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