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Selektives Lasersintern (Kunststoff)

Das Verfahren

Selektives Lasersintern (SLS) ist ein 3D-Druck-Verfahren, das Laserstrahlung als Energiequelle verwendet, um 3D-Objekte aus Kunststoff herzustellen. Im ersten Schritt des Bauprozesses wird über eine Rakel, eine Kombination mehrerer Rakeln oder eine Rolle eine dünne Schicht Pulver auf der Bauplattform aufgetragen. Die Schichtdicken liegen je nach Auflösung und Anlage zwischen 0,05 mm und 0,15 mm. Nach dem gleichmäßigen Auftrag des Pulvers wird der Bauraum bis knapp unter den Schmelzbereich des jeweiligen Kunststoffs erwärmt und lokal an den Stellen, an denen das Bauteil entstehen soll, von einem Laser aufgeschmolzen. Anschließend senkt sich die Bauplattform um eine Schichtdicke ab und der Prozess beginnt von vorn. Der Ablauf wiederholt sich, bis die letzte Schicht des 3D-Modells gedruckt wurde.

Vorteile

  • Funktionsprodukte aus verschiedenen technischen Kunststoffen (PA12, PA11, PA6, TPU, PEEK)
  • Größtmögliche konstruktive Freiheit – keine Stützstrukturen oder -Materialien notwendig
  • Bauteile bieten hohe mechanische Belastbarkeit und Temperaturbeständigkeit
  • Eigenschaften der Werkstücke liegen nah am spritzgegossenen Teil
  • Keine mechanische Alterung der Bauteile
  • Lebensmittelechtheit des Materials
  • Gute Nacharbeitsmöglichkeiten
  • Bauteile gut lackier- und färbbar

Materialien

Polyamidische-Kunststoffe (PA) zeichnen sich als langzeitstabile und mechanisch belastbare Werkstoffe aus. Sie weisen zudem eine hohe Beständigkeit gegen viele Chemikalien auf. Diese Kunststoffe sind in nahezu allen Farben erhältlich. Wir stellen auf Wunsch mediendichte Objekte her. Zusätzlich zu ungefüllten Kunststoffen nutzt PROTIQ auch gefüllte, weiche und hoch temperaturstabile Kunststoffe.

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PA11 (PA1101)

Eigenschaften

PA1101 zeichnet sich durch seine hohe Flexibilität und Chemikalienbeständigkeit aus. Das weißliche Polyamid-11-Pulver wird aufgrund seiner Eigenschaften vorwiegend für Funktionstypen verwendet, die sowohl thermischen, als auch mechanischen Belastungen standhalten sollen.

Farbe weiß
Preis
2/10
Genauigkeit
4/10
Stabilität
4/10
Flexibilität
8/10
Oberfläche
6/10
Haptik rau, leicht

PA12 (PA2200)

Eigenschaften

Das auf Polyamid 12 basierende Feinpulver wird häufig als Substitutionswerkstoff für Spritzgießwerkstoffe eingesetzt sowie für voll funktionsfähige Bauteile. Eine etwas raue Oberfläche ist charakteristisch für Objekte aus PA2200.

Farbe weiß
Preis
2/10
Genauigkeit
4/10
Stabilität
4/10
Flexibilität
7/10
Oberfläche
6/10
Haptik rau, leicht

PA12 (PA 3200 GF)

Eigenschaften

Das glaskugelgefüllte Pulver PA3200 basiert auf Polyamid 12. Es eignet sich besonders für Bereiche, in denen eine hohe Steifigkeit, mechanische Verschleißfestigkeit und Wärmeformbeständigkeit Voraussetzung sind.

Farbe beige/gräulich
Preis
2/10
Genauigkeit
4/10
Stabilität
5/10
Flexibilität
8/10
Oberfläche
6/10
Haptik rau, sandig, matt, leicht

PA12 (ALUMIDE)

Eigenschaften

Das auf Polyamid 12 basierende, aluminiumgefüllte Pulver findet typischerweise bei der Herstellung von steifen Bauteilen mit metallischer Anmutung Anwendung. Neben der metallischen Optik, gehören die hohe Formstabilität und Temperaturbeständigkeit zu den Eigenschaften von Alumide.

Farbe grau/silber
Preis
2/10
Genauigkeit
3/10
Stabilität
4/10
Flexibilität
5/10
Oberfläche
5/10
Haptik rau, sandig, leicht

PA12 (PRIMEPART PLUS 2221)

Eigenschaften

Typische Anwendungen für PrimePart PLUS 2221 sind vollfunktionsfähige Bauteile und die Verwendung als Substitutionswerkstoff für entsprechende Spritzgießwerkstoffe. Objekte aus dem auf Polyamid 12 basierenden Material, weisen in der Regel eine etwas raue Oberflächenstruktur auf.

Farbe Natur
Preis
2/10
Genauigkeit
4/10
Stabilität
4/10
Flexibilität
7/10
Oberfläche
6/10
Haptik rau, leicht

PA12 (PA2241 FR)

Eigenschaften

PA2241 FR ist mit einem halogenfreien, chemischen Flammschutzmittel ausgerüstet und basiert auf Polyamid 12. Aufgrund der flammgeschützten Eigenschaften wird es häufig für isolierende Applikationen genutzt.

Farbe weiß
Preis
2/10
Genauigkeit
4/10
Stabilität
4/10
Flexibilität
7/10
Oberfläche
6/10
Haptik rau, fein strukturiert, leicht

TPU X92A-1

Eigenschaften

Der thermoplastische Werkstoff TPU X92A-1 zeichnet sich durch seine Elastizität und Abriebfestigkeit aus und eignet sich daher besonders für flexible Bauteile wie Schläuche und Dichtungen.

Farbe Natur
Preis
2/10
Genauigkeit
2/10
Stabilität
2/10
Flexibilität
10/10
Oberfläche
5/10
Haptik rau, grob strukturiert, schmirgelig, leicht

PEEK HP3

Eigenschaften

Das Hochleistungspolymer PEEK HP3 ist ein teilkristalliner, thermoplastischer Werkstoff. Zu seinen Eigenschaften zählen die sehr hohe Temperaturbeständigkeit, Chemikalienresistenz sowie Verschleißbeständigkeit. Das Material wird als Metallersatz in Branchen mit höchsten Qualitätsansprüchen, wie der Raum- und Luftfahrt, der Medizin und im Motorsport, eingesetzt.

Farbe beige/bräunlich
Preis
10/10
Genauigkeit
4/10
Stabilität
6/10
Flexibilität
7/10
Oberfläche
6/10
Haptik leicht rau, hölzern

Selektives Lasersintern in der Anwendung

Das Ergebnis des Lasersinterns sind dreidimensionale Objekte in nahezu jeder denkbaren Form, die sich durch hohe mechanische Belastbarkeit und Beständigkeit gegen Chemikalien auszeichnen. Mit diesen Eigenschaften eröffnet sich eine Vielzahl von Einsatzgebieten, beispielsweise in der Automobilindustrie, im Sondermaschinenbau, in der Medizintechnik, in der Innenarchitektur sowie in der Luft- und Raumfahrttechnik.

Entwickelt für den Prototypenbau

Ursprüngliche Kernanwendung des Verfahrens ist das professionelle Rapid Prototyping, bei dem ausgehend von CAD-Konstruktionsdaten Musterbauteile werkzeuglos gefertigt werden. Da die Entwicklung und Herstellung von Formwerkzeugen entfällt, lassen sich funktionsfähige Modelle ausgesprochen wirtschaftlich und mit sehr kurzen Lieferzeiten herstellen. Anpassungen des Designs können bei Bedarf direkt in den 3D-Daten vorgenommen werden, sodass im Entwicklungsprozess ohne Zeitverlust ein neues Modell erstellt werden kann. Kosten- und Zeitaufwand einer Produkteinführung (Stichwort: Time-to-Market) lassen sich auf diese Weise deutlich reduzieren.

Individuelle Bauteile werkzeuglos produzieren

Dank der hohen Widerstandsfähigkeit des Materials, der Genauigkeit des Fertigungsprozesses und der konstruktiven Freiheiten findet das Lasersintern heute auch immer mehr Einzug in die Vor- und Kleinserienfertigung (Rapid Manufacturing), wo es sich neben Produktionstechniken wie dem Drehen, Fräsen oder Spritzgießen etabliert. Kleinserien oder individuelle Bauteile lassen sich mithilfe des Verfahrens schnell und präzise in beliebiger Stückzahl produzieren. Das Entfallen von Werkzeugwechseln und Rüstzeiten macht sich hier deutlich bemerkbar. Hinzu kommt der Vorteil des reduzierten Materialverbrauchs im Gegensatz zu den abtragenden Fertigungsverfahren. Nachträgliche Tauchverfahren oder Lackierungen verhelfen den gedruckten Objekten zur gewünschten Optik und Oberflächenstruktur.

Von großer Gestaltungsfreiheit profitieren

Der Komplexität sind mit der innovativen Fertigungstechnik kaum Grenzen gesetzt – nahezu jede Produktidee kann mittels Lasersintern verwirklicht werden. Da bei diesem Verfahren keine Stützstrukturen erforderlich sind, lassen sich beliebige dreidimensionale Geometrien erzeugen. Auch innenliegende Strukturen und Hinterschneidungen sind möglich, sodass unterschiedliche Funktionsteile nicht erst umständlich zusammengebaut werden müssen, sondern das Bauteil in einem Arbeitsgang produziert werden kann. Selbst nach der Markteinführung spielt das Lasersintern seine Vorteile weiter aus, denn Änderungen am Produkt können jederzeit problemlos vorgenommen werden. Auch nach dem eigentlichen Ende des Produktlebenszyklus‘ ist ein kostengünstiger Nachbau nicht mehr produzierter Ersatzteile denkbar.

Technische Informationen

  • Wanddicken ab 0,45 mm
  • Schichtdicken 60 µm, 100 µm und 125 µm
  • Bauteile mit Abmessungen bis 660 mm x 360 mm x 550 mm können in einem Stück hergestellt werden
  • Toleranzen: +/- 0,7 %, min. 0,1 mm

Einschränkungen

  • Leicht raue Oberfläche der 3D-Objekte (bedingt durch Pulverkorngröße)
  • Mittlere Detailabbildung
  • Bauteile können im Laufe der Zeit etwas vergilben, wenn die Oberfläche nicht behandelt wird

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