Was ist SLS-3D-Druck und wie funktioniert er?

Selektives Lasersintern (SLS) ist eine gängige 3D-Drucktechnologie im Bereich Rapid Prototyping. Dabei wird ein Laser eingesetzt, um mit Pulvermaterial zu interagieren und Bauteile Schicht für Schicht aufzubauen. Dieser Artikel erläutert das Grundprinzip des SLS-3D-Drucks, beschreibt die Funktionsweise der Technologie, skizziert den gesamten Prozess, nennt geeignete Materialien und diskutiert Anwendungsgebiete.

Übersicht über SLS-3D-Druck

Selektives Lasersintern (SLS) ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem ein Laser mit Pulvermaterial interagiert und Bauteile Schicht für Schicht aufbaut. Üblicherweise wird ein CO₂-Laser als Laserquelle verwendet. Anhand der vom Computer eingegebenen Schichtdaten scannt und sintert das System jede Schicht selektiv. SLS ist ein äußerst flexibles und anpassungsfähiges additives Fertigungsverfahren. Es überwindet die Grenzen traditioneller Materialumformung und subtraktiver Fertigungsmethoden. Es benötigt keine Formen oder Stützstrukturen, sondern formt das Bauteil durch schichtweises Auftragen von Material. Zu den Vorteilen zählen hohe Designfreiheit, kurze Produktentwicklungszyklen und niedrige Fertigungskosten. Komplexe Bauteile aus Polymeren, Metallen und Keramik lassen sich schnell herstellen.

Prinzip des selektiven Lasersinterns

Vor dem Scannen muss das Pulver beim SLS-Verfahren auf eine Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes vorgewärmt werden. Dies reduziert thermische Verformungen und Pulveranhaftungen während des Laserscans und verbessert die Haftung zwischen den Schichten. Die Computersoftware steuert den Laserbetrieb, die Leistungsanpassung, die Pulvervorwärmung, die Pulververteilungswalze und die Bewegung des Pulverzylinders.

Nach der Einstellung der Laserprozessparameter wie Laserleistung, Scangeschwindigkeit, Scanabstand und Schichtdicke steuert der Computer den Laser, um einen hochpräzisen Laserstrahl zu erzeugen. Der Laser scannt die Pulverschicht selektiv anhand der eingegebenen dreidimensionalen Schichtmodelldaten. Die gescannten Bereiche der Pulverschicht absorbieren Laserenergie, wodurch die Temperatur ansteigt. Sobald die Temperatur den Erweichungs- oder Schmelzpunkt des Pulvermaterials erreicht, beginnt das gescannte Pulver zu fließen. Die einzelnen Pulverpartikel berühren sich, bilden Sinterhälse und verbinden sich miteinander. Die nicht gescannten Bereiche bleiben in Pulverform und dienen als Stütze für die gescannten Bereiche.

Nachdem der Laser den vorgegebenen Bereich abgetastet hat, wird ein Teil der Wärme durch Wärmeleitung an die darunterliegende Pulverschicht abgegeben. Dadurch entsteht eine Verbindung zwischen der aktuellen und der darunterliegenden Schicht. Die restliche Wärme wird langsam durch Konvektion und Strahlung an der Oberfläche abgeführt. Die Temperatur sinkt, und die Pulverpartikel kühlen allmählich ab und verfestigen sich. Die Pulverpartikel im abgetasteten Bereich verbinden sich miteinander und bilden die gewünschte Kontur.

Nachdem der Laser eine Schicht abgetastet hat, senkt sich der Bauzylinder um eine Schichtdicke ab, während sich der Pulverzuführungszylinder um die entsprechende Höhe anhebt. Anschließend bewegt sich die Pulververteilungswalze in Richtung des Bauzylinders und drückt überschüssiges Pulver aus dem Pulverzuführungszylinder auf dessen Oberfläche, um eine neue Pulverschicht mit der exakten Schichtdicke zu bilden. Die nächste Schicht wird dann gesintert. Dieser Prozess wiederholt sich Schicht für Schicht, bis das gesamte Bauteil fertiggestellt ist.

Sobald alle Bereiche gesintert sind, wird das gedruckte Bauteil aus dem Pulverbett entnommen. Nicht gesintertes Pulver auf der Oberfläche und in komplexen Strukturen wird sorgfältig entfernt. Anschließend erfolgen Nachbearbeitungsschritte wie Schleifen und Trocknen, um das endgültige dreidimensionale Bauteil zu erhalten.

Als schnelle Fertigungstechnologie, die sich grundlegend von der traditionellen subtraktiven Fertigung unterscheidet, bietet SLS viele Vorteile bei der Teileherstellung:

• Breites Spektrum an Materialquellen. Theoretisch kann jedes Pulvermaterial, das nach dem Lasersintern eine Partikelbindung aufweist, als SLS-Material verwendet werden.
• Einfaches Fertigungsverfahren. Der gesamte Prozess wird computergesteuert. Für die Bauteilherstellung in der SLS-Anlage sind lediglich die Modellkonstruktion und die Rohmaterialvorbereitung erforderlich. Das Fertigungsverfahren ist vergleichsweise einfach.
• Relativ hohe Formgenauigkeit. Die Genauigkeit des geformten Teils hängt von der Laserscangenauigkeit und der Größe der Wärmeeinflusszone ab, die durch Änderung der Prozessparameter angepasst werden können.
• Geeignet zur Herstellung komplex geformter Teile ohne Stützstrukturen oder Formen. Das nicht gesinterte Pulver in nicht gescannten Bereichen bleibt erhalten und stützt überhängende Schichten. Da keine Formen benötigt werden, lassen sich selbst sehr komplexe Formen realisieren.
• Hohe Materialausnutzungsrate. Nicht verbrauchtes Pulver kann nach einem Bauvorgang wiederverwendet werden, was die Materialausnutzung verbessert und die Kosten senkt.

Selektives Lasersinterverfahren

Die Lasersintertechnologie ermöglicht die Herstellung von Bauteilen aus unterschiedlichsten Pulvermaterialien. Da das Verfahren ausgereift ist, weisen die gedruckten Teile in der Regel eine hohe Genauigkeit und Festigkeit auf. Der größte Vorteil des selektiven Lasersinterns (SLS) liegt jedoch darin, dass es direkt fertige Metallteile drucken kann. Die gedruckten Komponenten erfüllen direkt die Prüfanforderungen. Die Lasersintertechnologie ermöglicht das direkte oder indirekte Sintern von Metallteilen, und die resultierende Materialfestigkeit ist deutlich höher als bei anderen 3D-Drucktechnologien.

Gemäß dem zuvor vorgestellten SLS-Prozessprinzip lässt sich der spezifische Prozess wie folgt zusammenfassen:

1. Die gesamte Druckkammer wird während des Druckvorgangs stets auf einer Temperatur gehalten, die etwas unterhalb des Schmelzpunktes des Pulvermaterials liegt.
2. Verteile das Materialpulver auf der Oberseite des bereits geformten Teils und glätte es.
3. Bestrahlen Sie die Schicht des Bauteils auf der neu aufgetragenen Schicht mit einem hochenergetischen CO₂-Laser. Das Materialpulver wird unter dem Einfluss des Lasers gesintert und verbindet sich mit dem darunterliegenden, zuvor geformten Bauteil.
4. Nach dem Sintern eines Schichtabschnitts verteilt das Pulververteilungssystem eine neue Schicht Pulvermaterial, und anschließend wird der nächste Schichtabschnitt gedruckt.

Obwohl die Lasersintertechnologie deutliche Vorteile bietet, hat sie auch Nachteile. Erstens führt das Pulversintern zu einer rauen Oberfläche, die nachträglich geschliffen werden muss. Zweitens benötigt sie Hochleistungslaser, was höhere Anlagen- und Wartungskosten sowie zusätzliche Schutz- und Steuerungskomponenten zur Folge hat. Die technische Komplexität der Anlagen ist insgesamt hoch, und die Fertigung gestaltet sich schwierig. Für Privatanwender ist sie daher unerschwinglich, was eine breite Anwendung erschwert.

Prozessparameter des selektiven Lasersinterns

Gute SLS-gedruckte Bauteile benötigen ausreichende Genauigkeit und Festigkeit. Ist die Genauigkeit unzureichend, erfüllt das fertige Bauteil die Anforderungen nicht. Ist die Festigkeit zu gering, kann es komplexe Formen nicht beibehalten oder die Nachbearbeitung nicht durchführen, was zu Bauteilbeschädigung oder unzureichender Festigkeit führt. Nur wenn die Pulverpartikel vollständig erweicht und verbunden sind, kann die Festigkeit des geformten Bauteils verbessert werden. Dies erfordert ausreichend Wärme im Lasersinterbereich, um die Pulverpartikel zu schmelzen. Eine zu hohe Laserenergiedichte erzeugt jedoch durch Wärmeleitung eine große Wärmeeinflusszone, was zu größeren Maßabweichungen und einer geringeren Formgenauigkeit führt. Daher müssen die Auswirkungen der Laserenergiedichte auf Festigkeit und Genauigkeit gemeinsam betrachtet werden, um geeignete Prozessparameter festzulegen.

Laserleistung

Die abgegebene Laserenergie wird hauptsächlich durch die Laserleistung bestimmt. Die vom Laser auf das Pulver einwirkende Wärme kann drei Wege nehmen: Sie wird vom Pulver im ausgewählten Bereich absorbiert, in die Umgebung abgeleitet oder durch Konvektion, Strahlung und Reflexion an die Luft abgegeben. Der Laserstrahl ist eine bewegte Wärmequelle, und seine Wechselwirkungszeit mit dem Pulver beträgt üblicherweise nur wenige bis einige zehn Millisekunden. Daher erhitzt und kühlt das Pulver schnell ab. Während der Erwärmung verändern sich thermische Eigenschaften des Pulvermaterials, wie beispielsweise die Laserabsorptionsrate, das Reflexionsvermögen und die Wärmeleitfähigkeit, mit der Temperatur. Auch die Temperatur an jedem Punkt innerhalb des Pulvers ändert sich ständig. Es handelt sich um einen sehr komplexen und instationären Wärmetransportprozess.

Scan-Geschwindigkeit

Beim Lasersintern schmelzen, fließen und verbinden sich die Pulverpartikel, während der Laser die Arbeitsfläche abtastet. Der Laser tastet das Material Punkt für Punkt ab, zunächst linienförmig, dann linienförmig zu Flächen und schließlich schichtweise zu einem festen Material. Mit abnehmender Abtastgeschwindigkeit steigt die Laserenergiedichte und damit auch die vom Material in der Nähe des Abtastpunkts absorbierte Energie. Dies vergrößert Breite und Tiefe der Schmelzzone, was die Festigkeit des Bauteils erhöht. Da Breite und Tiefe der Schmelzzone den Abtastabstand und die Schichtdicke maßgeblich beeinflussen, muss die Abtastgeschwindigkeit mit diesen beiden Parametern abgestimmt sein. Eine zu geringe Abtastgeschwindigkeit verringert die Fertigungseffizienz. Beim Abtasten von Rändern vergrößert die erhöhte Schmelzzone zudem die Wärmeeinflusszone, was die Genauigkeit des Bauteils beeinträchtigt.

Scanabstand

Der Scanabstand ist der Abstand zwischen zwei Scanlinien. Beim Laserscannen muss sich nur das Pulver innerhalb der Scanlinien verbinden. Das Temperaturfeld im Scanbereich sollte das umgebende Pulver möglichst wenig beeinflussen. Der Scanabstand wird üblicherweise etwas kleiner als der Laserfleckdurchmesser gewählt. Dadurch entsteht eine geringe Überlappung benachbarter Scanlinien, ohne dass in einer einzelnen Schicht deutliche Verbindungsgrenzen entstehen. Dies führt zu einer gleichmäßigeren Verbindung der einzelnen Schichten und verhindert, dass das Temperaturfeld die Umgebung zu stark beeinflusst. So wird eine höhere Maßgenauigkeit des Grünlings gewährleistet.

Dicke einer einzelnen Schicht

Die Einzelschichtdicke bezieht sich auf die Pulververteilungsdicke, also die Höhe, um die der Bauzylinder bei jedem Sintervorgang absinkt. Da die Laserenergiedichte in Dickenrichtung abnimmt, ist die maximal mögliche Sinterschichtdicke begrenzt. Eine zu große Schichtdicke führt zu schwachen Verbindungen zwischen den Schichten, wodurch sich das Bauteil delaminieren oder in Höhenrichtung an Festigkeit verlieren kann. Eine zu geringe Schichtdicke hingegen führt dazu, dass bereits gesintertes Pulver teilweise erneut gesintert wird, was die Formqualität beeinträchtigt. Die Pulververteilungswalze übt Druck auf das Pulver aus und erhöht so die Pulverpackungsdichte. Daher gilt: Je geringer die Einzelschichtdicke, desto höher die Dichte des Sinterteils. Zudem wirkt eine horizontale Kraft, die zu leichten Versätzen zwischen den Schichten und damit zu geringerer Genauigkeit führen kann. Insbesondere bei Bauteilen mit gekrümmten Oberflächen entstehen beim Lasersintern Stufen, die keine glatten Übergänge ermöglichen und somit die Oberflächen- und Formgenauigkeit verringern.

Bei Bauteilen mit gekrümmten Oberflächen hängt der Fehler beim Lasersintern sowohl von der Krümmung als auch von der Schichtdicke ab. Eine größere Schichtdicke verstärkt den Treppeneffekt und führt zu größeren Abweichungen in Volumen, Form und Größe zwischen dem gesinterten Bauteil und dem Sollwert. Daher sollte beim Sintern von Bauteilen mit gekrümmten Oberflächen die Schichtdicke entsprechend reduziert und die Bearbeitungsrichtung sorgfältig gewählt werden, um eine höhere Genauigkeit zu erzielen.

Laserspotdurchmesser

Wenn der Laserstrahl auf die Pulveroberfläche trifft, bildet er einen Fleck bestimmter Größe. Beim Sintern des Pulvers mit dem Laserstrahl weicht die Konturlinie des geformten Teils vom Scanpfad des Fleckmittelpunkts ab, wodurch die äußere Kontur des Teils etwas größer erscheint. Zudem kann der Fleck scharfe Kanten des Teils abrunden, was die Formgenauigkeit beeinträchtigt. Der Einfluss der Fleckgröße auf die Formgenauigkeit überdeckt teilweise den Einfluss der Pulverpartikelgröße. Der Laserfleckdurchmesser hat auch einen großen Einfluss auf die Formeffizienz. Bei gleicher Scangeschwindigkeit verbessert ein größerer Fleckdurchmesser die Gleichmäßigkeit der Energiedichteverteilung, ermöglicht größere Scanabstände und trägt zur Effizienzsteigerung bei. Ein kleinerer Fleckdurchmesser verbessert die Haftfestigkeit zwischen den Schichten und die mechanischen Eigenschaften des Teils. Die variable Flecktechnologie ermöglicht das Scannen mit einem kleinen Fleck an den Rändern und einem großen Fleck im Inneren. Dies verbessert die Scaneffizienz, reduziert die Verformung und ermöglicht dennoch die Herstellung hochfester Teile.

Selektive Lasersintermaterialien

Die SLS-Technologie ist ein pulverbettbasiertes additives Fertigungsverfahren. Daher haben die Eigenschaften des Pulvermaterials einen großen Einfluss auf die Leistung der SLS-Bauteile. Zu den wichtigsten Parametern zählen die Pulverpartikelgröße, die Partikelgrößenverteilung und die Pulverpartikelform. Die SLS-Technologie ermöglicht die Verarbeitung einer breiten Palette von Werkstoffen. Viele SLS-Materialien wurden im In- und Ausland entwickelt. Entsprechend ihrer Materialeigenschaften lassen sie sich in verschiedene Kategorien einteilen: metallbasierte Werkstoffe, keramische Werkstoffe, Polymerwerkstoffe usw.

Polymermaterialien

Ein herausragender Vorteil der SLS-Technologie ist ihre Fähigkeit, eine Vielzahl von Materialien zu verarbeiten, darunter Polymere, Metalle und Keramiken. Im Vergleich zu Metallen und Keramiken zeichnen sich Polymere durch niedrigere Formgebungstemperaturen, geringere benötigte Sinterlaserleistung und höhere Präzision aus. Sie waren die ersten und erfolgreichsten Materialien für den SLS-Druck und spielen nach wie vor eine wichtige Rolle. Die Vielfalt ihrer Typen, Eigenschaften und Modifizierungsmöglichkeiten eröffnet ein breites Anwendungsfeld für SLS. Für die SLS-Technologie müssen Polymermaterialien zu einem festen Pulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße zwischen 10 und 100 µm verarbeitet werden. Sie müssen nach Absorption der Laserenergie schmelzen (oder erweichen, reagieren) und sich verbinden, ohne dabei stark zu zersetzen. Aktuell werden hauptsächlich Thermoplaste und deren Verbundwerkstoffe für SLS eingesetzt. Thermoplaste lassen sich in kristalline und amorphe Typen unterteilen.

Amorphe Polymere

Amorphe Polymere zeigen ab der Glasübergangstemperatur (Tg) aktive Molekülkettenbewegungen, und das Pulver beginnt sich mit reduzierter Fließfähigkeit zu verbinden. Daher darf die Vorheiztemperatur von amorphem Polymerpulver beim SLS-Verfahren Tg nicht überschreiten. Um den Verzug des Sinterteils zu minimieren, wird sie üblicherweise etwas unterhalb von Tg eingestellt. Bei Absorption der Laserenergie steigt die Temperatur über Tg, und es kommt zum Sintern. Amorphe Polymere weisen bei Tg eine hohe Viskosität auf, und die Sintergeschwindigkeit ist umgekehrt proportional zur Viskosität. Dies führt zu einer sehr niedrigen Sintergeschwindigkeit, geringer Dichte und Festigkeit des Sinterteils (poröse Struktur), aber hoher Maßgenauigkeit. Theoretisch kann eine Erhöhung der Laserenergiedichte die Dichte steigern, in der Praxis führt eine zu hohe Energiedichte jedoch häufig zu starker Zersetzung des Polymers und damit zu einer geringeren Dichte. Außerdem verstärkt sie das Sekundärsintern und verringert die Genauigkeit. Daher werden amorphe Polymere üblicherweise für Bauteile verwendet, die keine hohe Festigkeit, aber eine hohe Maßgenauigkeit erfordern. Zu den gängigen amorphen Polymeren, die im SLS-Verfahren verwendet werden, gehören Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), schlagfestes Polystyrol (HIPS) und Polymethylmethacrylat (PMMA).

Kristalline Polymere

Die Sintertemperatur kristalliner Polymere liegt über der Schmelztemperatur (Tm). Oberhalb der Tm weisen kristalline Polymere eine sehr niedrige Schmelzviskosität auf, wodurch ihre Sintergeschwindigkeit hoch ist und die Dichte der Sinterteile sehr hoch, in der Regel über 95 %. Besitzt das Material daher eine hohe Eigenfestigkeit, weisen gesinterte Teile aus kristallinen Polymeren eine hohe Festigkeit auf. Allerdings schrumpfen kristalline Polymere während des Schmelzens und der Kristallisation stark, und auch die Volumenverringerung beim Sintern ist sehr groß. Dies macht sie anfällig für Verzug während des Sinterns, was zu einer geringeren Maßgenauigkeit führt. Nylon ist derzeit das am häufigsten verwendete kristalline Polymer im SLS-Verfahren. Andere kristalline Polymere wie Polypropylen, Polyethylen hoher Dichte und Polyetheretherketon werden ebenfalls in der SLS-Technologie eingesetzt.

Industrielle thermoplastische Polymerprodukte liegen üblicherweise als Granulat vor. Granulierte Polymere müssen vor der Anwendung im SLS-Verfahren zu Pulver vermahlen werden. Polymere weisen viskoelastische Eigenschaften auf. Beim Zerkleinern bei Raumtemperatur erhöht die entstehende Wärme die Viskoelastizität, was das Zerkleinern erschwert. Die zerkleinerten Partikel können sich zudem wieder verbinden, was die Zerkleinerungseffizienz verringert und sogar zu Schmelzverzug führen kann. Daher eignen sich herkömmliche Zerkleinerungsverfahren nicht zur Herstellung von Pulver, das für SLS geeignet ist. Die wichtigste Methode zur Herstellung von Polymerpulver im Mikrometerbereich ist die Tieftemperaturvermahlung. Dieses Verfahren nutzt die Sprödigkeit von Polymeren bei niedrigen Temperaturen. Gängige Polymere wie Polystyrol, Polycarbonat, Polyethylen, Polypropylen, Polymethacrylate, Nylon, ABS und Polyester lassen sich alle mittels Tieftemperaturvermahlung zu Pulver verarbeiten.

Pulverförmige Werkstoffe auf Keramikbasis

Da keramische Werkstoffe sehr hohe Schmelzpunkte aufweisen, ist es schwierig, sie direkt mit Lasern zu schmelzen. Keramikbauteile werden daher indirekt hergestellt. Beim SLS-Verfahren schmilzt der Laser das Bindemittel, welches das Keramikpulver verbindet und so die gewünschte Form erzeugt. Anschließend werden Nachbearbeitungsschritte wie Infiltration oder isostatisches Pressen eingesetzt, um dem Keramikbauteil die erforderliche Dichte und Festigkeit zu verleihen. Wird zu wenig Bindemittel hinzugefügt, verbinden sich die Keramikpartikel nur schwer, was leicht zu Delaminationen führen kann. Wird hingegen zu viel Bindemittel hinzugefügt, sinkt der Volumenanteil der Keramik im Grünling zu stark ab, was beim Entbindern leicht zu Rissen, Schrumpfung und Verformungen führen kann. Zu den Methoden der Bindemittelzugabe zählen hauptsächlich das mechanische Mischen und das Beschichten. Das Beschichten erfolgt üblicherweise durch Auflösen, Ausfällen oder Verdampfen des Lösungsmittels.

Metallbasierte Pulverwerkstoffe

Beim SLS-Verfahren wird Metallpulver indirekt geformt, indem es gleichmäßig mit Polymerpulver (Bindemittel) vermischt wird. Die Laserenergie wird vom Pulver absorbiert, wodurch sich die Temperatur erhöht und das Polymerbindemittel erweicht oder schmilzt. Dadurch wird das Metallpulver mit dem Rohling verbunden. Anschließend wird das fertige Metallteil durch Entbindern, Hochtemperatursintern, Metallinfiltration oder Harzimprägnierung hergestellt.

Darüber hinaus werden bei einem anderen Verfahren niedrigschmelzende Metallpulver wie Kupfer und Zinn als Bindemittel zur Herstellung von Verbundmetallteilen verwendet. Dieses Bindemittel verbleibt nach der Formgebung im Grünling. Da das niedrigschmelzende Metallbindemittel selbst eine hohe Festigkeit aufweist, besitzt der Grünling eine hohe Dichte und Festigkeit. So lassen sich Hochleistungsmetallteile ohne Entbindern oder Hochtemperatursintern herstellen. Mit der Weiterentwicklung der SLM-Technologie wird die Forschung zur Herstellung von Metallteilen mittels SLS immer seltener.

Anwendungen des selektiven Lasersinterns

Feingussmodelle

Große und komplexe Präzisions-Feingussmodelle und Sandformen lassen sich mithilfe von SLS-Anlagen mit großer Plattform innerhalb weniger Tage oder sogar Stunden herstellen. Beim Formgebungsprozess wird bei voreingestellter Vorheiztemperatur eine Pulverschicht mit einer Pulververteilungswalze auf dem Arbeitstisch verteilt. Anschließend scannt der Laserstrahl, computergesteuert, das Pulver in den festen Bereichen entsprechend den Querschnittskonturen des Modells oder der Sandform. Dadurch wird die Pulvertemperatur auf den Schmelzpunkt erhöht, die Korngrenzen werden aufgeschmolzen und das Pulver verbindet sich. Das Pulver in den nicht gesinterten Bereichen bleibt locker und stützt das Werkstück sowie die nächste Schicht. Nach dem Formen einer Schicht senkt sich der Arbeitstisch um eine Schichthöhe ab, und die nächste Schicht wird aufgetragen und gesintert. Dieser Zyklus wird wiederholt, bis das dreidimensionale Modell bzw. die Sandform entsteht. Die so schnell geformten Modelle und Sandformen werden anschließend im Feinguss und Sandguss zur Herstellung von Schlüsselkomponenten für wichtige Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Militär, Schiffbau, Automobilindustrie und Werkzeugmaschinenbau in China eingesetzt. Dies reduziert Prozessschritte, verkürzt Zyklen, senkt Kosten und erreicht das Ziel, Kosten und Zykluszeit beim Gießen zu halbieren, wodurch die traditionelle Gießtechnologie verbessert wird. Daher bietet die Verwendung von SLS zur Herstellung beschichteter Sandkerne vielversprechende Perspektiven im Gießereiwesen.

Bioproduktion

Die Verwendung von SLS zur Herstellung von Biopolymeren für personalisierte medizinische Implantate und Gerüste für das Tissue Engineering zählt aktuell zu den Forschungsschwerpunkten im Bereich SLS. Mithilfe computergestützter Konstruktion ermöglicht die SLS-Technologie die Produktion dreidimensionaler, poröser Gewebegerüste und personalisierter biologischer Implantate mit kontrollierbarer Struktur und mechanischen Eigenschaften. Porosität, Porenform, Porengröße und äußere Struktur lassen sich effektiv steuern, wodurch Zelladhäsion, -differenzierung und -proliferation gefördert und die Biokompatibilität des Gerüsts verbessert werden. Aktuell werden für SLS hauptsächlich synthetische Polymermaterialien wie Poly-L-Milchsäure (PLLA), Polycaprolacton (PCL), Polyetheretherketon (PEEK) und Polyvinylalkohol (PVA) eingesetzt. Diese werden häufig mit bioaktiven Keramikmaterialien wie Hydroxylapatit (HAp) oder β-Tricalciumphosphat (β-TCP) kombiniert, um eine gute Bioaktivität zu erzielen.

Funktionsteile aus Polymer

Durch SLS hergestellte Polymerteile weisen gute Eigenschaften auf und können direkt als funktionale Kunststoffteile eingesetzt werden. Die für das SLS-Verfahren verwendeten Materialien sind hauptsächlich Thermoplaste und deren Verbundwerkstoffe. Thermoplaste lassen sich in kristalline und amorphe Typen unterteilen. Da kristalline und amorphe Polymere völlig unterschiedliche thermische Eigenschaften besitzen, ergeben sich erhebliche Unterschiede hinsichtlich der Parametereinstellungen beim Lasersintern und der Bauteileigenschaften.

Toleranz und Kapazitäten

Bei Getzshape, unser kundenspezifische 3D-Druckdienste Wir decken vier Haupttechnologien ab: SLA, SLS, SLM und FDM. Unsere Toleranzen und Kapazitäten für den SLS-3D-Druck sind unten aufgeführt.

Oberflächenveredelungen für SLS-gedruckte Bauteile

FärbereiAls effizienteste und wirtschaftlichste Färbemethode wird das Färben vor allem zur Verbesserung der Ästhetik von SLS-Bauteilen eingesetzt. Es gewährleistet eine gleichmäßige Farbdurchdringung ohne Veränderung der Bauteilabmessungen.

• Kompatible Materialien: PA12, PA12-GF, TPU
• Farbpalette: Schwarz, Pantone und RAL-Farbräume

Spritzspachtel auftragenFür Anwendungen, bei denen Färben nicht möglich ist oder spezielle Oberflächenbehandlungen erforderlich sind, stellt das Spritzlackieren eine vielseitige Alternative dar. Es ermöglicht präzise Farbanpassung und hervorragende Deckkraft für ein erstklassiges Erscheinungsbild.

• Kompatible Materialien: Alle SLS-Materialien
• Farbpalette: Schwarz, Pantone und RAL-Farbräume

DampfglättungDieses Verfahren veredelt und versiegelt die Oberfläche von SLS-Bauteilen durch eine chemische Gasphasenbehandlung. Durch die Beseitigung von Oberflächenporosität und die Reduzierung von Rissbildungspunkten werden die mechanischen Eigenschaften – insbesondere Bruchdehnung, Schlagfestigkeit und Dauerfestigkeit – deutlich verbessert.

• Kompatible Materialien: PA12, TPU