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.

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Werkzeugstahl (MS1 - 1.2709)

Eigenschaften

Verwendung: Spritzgießeinsätze, Federn und Funktionsbauteile
Härte: bis ca. 52 HRC

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

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

Edelstahl (PH1 - 1.4540)

Eigenschaften

Verwendung: rostfreie Funktions- und Kleinteile / Medizin, Luft- und Raumfahrt
Härte: bis ca. 45 HRC

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

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

Edelstahl (1.4542)

Eigenschaften

Verwendung: rostfreie Funktions- und Kleinteile

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

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

Edelstahl (1.4404)

Eigenschaften

Verwendung: rostfreie Funktions- und Kleinteile
Härte: bis 20 HRC

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

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

Edelstahl (CX)

Eigenschaften

Verwendung: Werkzeugbau, Medizintechnik, Lebensmittelindustrie 

Härte: bis ca. 50 HRC

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

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

Aluminium (AlSi9Cu3)

Eigenschaften

Verwendung: Motoren- und Getriebebau (gute Warmfestigkeit)

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

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

Aluminium (AlSi10Mg)

Eigenschaften

Verwendung: Funktions- und Kleinteile mit hoher Festigkeit und niedrigem Gewicht

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

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

Aluminium (AlMgSi0,5)

Eigenschaften

Besonderheit: besonders eloxierfähig

Dekorative Eloxalqualität: Sehr gut

Hartanodisieren: Sehr gut

Witterungsbeständigkeit: Sehr gut

Seewasserbeständigkeit: Gut 

Verwendung: Metallbau, Textilindustrie und Haushaltsartikel

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

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

Inconel (IN625)

Eigenschaften

Verwendung: Luft- und Raumfahrt, Motorsport, Industrie

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

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

Verwendung: Luft- und Raumfahrt, Motorsport, Industrie

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

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

Verwendung: Medizin, bei Funktionsteilen, bei Hochtemperaturanwendungen

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

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

Reinkupfer (CU-ETP)

Eigenschaften

Verwendung: elektrisch hoch leitfähige Prototypen wie Strombalken und Induktoren

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

Besonderheiten: 

  • 100% IACS Leitfähigkeit
  • 100% dichte Bauteile
  • 58 MS/m
Farbe Kupfer
Preis
7/10
Genauigkeit
7/10
Stabilität
4/10
Flexibilität
5/10
Oberfläche
9/10
Haptik fein strukturiert, massiv, schwer

Kupfer (RS-Kupfer)

Eigenschaften

Verwendung: elektrisch hoch leitfähige Prototypen wie Strombalken und Induktoren

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

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

Verwendung: Kühleinsätze im Spritzgießwerkzeug, Befestigungselemente, Beschläge

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

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

Messing (RS-Messing)

Eigenschaften

Verwendung: Bauteile mit hoher korrosionsbeständig, Schmuckstücke mit goldenem Glanz

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

Farbe Gold
Preis
7/10
Genauigkeit
7/10
Stabilität
4/10
Flexibilität
2/10
Oberfläche
7/10
Haptik fein strukturiert, massiv, schwer

Titan Gr. 5 (Ti6Al4V – 3.7164)

Eigenschaften

Verwendung: Luft- und Raumfahrt, Medizin und Rennsport
Härte: bis ca. 40HRC

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

Farbe grau
Preis
9/10
Genauigkeit
6/10
Stabilität
10/10
Flexibilität
4/10
Oberfläche
8/10
Haptik matt, leicht rau, leicht

Titan Gr. 23 (Ti6Al4V – 3.7165 ELI)

Eigenschaften

Verwendung im Werkzeug- und Gerätebau, Medizin und Rennsport
Härte: bis ca. 37 HRC

Verfahren: Metall-Laserschmelzen

Farbe grau
Preis
9/10
Genauigkeit
8/10
Stabilität
10/10
Flexibilität
4/10
Oberfläche
8/10
Haptik matt, leicht rau, leicht

Zink (Zamak 5)

Eigenschaften

Verwendung: Funktionsprototypen für Zinkdruckgussbauteile aus Serienmaterial

Verfahren:
 Metall-Laserschmelzen

Farbe hellgrau
Preis
8/10
Genauigkeit
7/10
Stabilität
4/10
Flexibilität
2/10
Oberfläche
8/10
Haptik fein strukturiert, glänzend, metallisch

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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