Selektives Lasersintern (SLS): Wichtigstes Verfahren in der additiven Fertigung

Immer stärker ergänzt die additive Fertigung herkömmliche Fertigungstechniken und ist in Bereichen wie der Automobilindustrie, der Medizintechnik und der Luft- und Raumfahrt schon seit einiger Zeit erfolgreich im Einsatz. Auch die Stahl- und Aluminiumbranche und die Gießereiindustrie haben das Potenzial des 3D-Drucks erkannt.

 
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Fertigung der Zukunft nutzt 3D-Druck

Obwohl die Möglichkeiten der generativen Fertigungsverfahren noch lange nicht voll erfasst ist, kristallisiert sich schon jetzt heraus: der additiven Fertigung gehört die Zukunft. Schon heute ist der 3D-Druck mit Metallen, Kunststoffen und Keramik aus der Industrie kaum noch wegzudenken. Fast 40 Prozent aller befragten deutschen Unternehmen nutzten bereits 2016 additive Fertigung, ermittelte die Beratungsgesellschaft EY. Das Potential quer durch alle Bereiche ist scheinbar unendlich. Der 3D-Druck mit Beton könnte die Baubranche völlig neu strukturieren, Bioprinting von lebendem Gewebe wurde bereits erfolgreich getestet – und sogar das Drucken menschlicher Organe ist Gegenstand ernsthaft verfolgter Forschungen.

Neue Möglichkeiten in der Metallbranche

Egal ob Stahlerzeuger oder Gießerei, Blechverarbeiter oder Schmiede – den Metallunternehmen bietet der 3D-Druck eine große Zahl neuer Chancen. Denn mit einem 3D-Drucker erfolgt der Aufbau Schicht für Schicht, basierend auf digitalen Konstruktionsdaten. Material wird ausschließlich dort verbaut, wo es benötigt wird. Dort wo konventionelle Fertigungsverfahren wie Fräsen, Gießen oder Schmieden an ihre Grenzen stoßen, zeigen additive Technologien ihre Stärken. Konstrukteuren bietet die Technik praktisch uneingeschränkte geometrische Freiheiten; durch variierenden Wandstärken, Wabenstrukturen und Hohlräume lassen sich immer komplexere Bauteile herstellen. Der größte Vorteil der additiven Fertigung liegt jedoch in der enormen Zeitersparnis. Tobias King, Direktor des 3D-Drucksysteme-Herstellers voxeljet aus Friedberg erklärt: "Gerade in der Automobilindustrie läuft die gesamte Entwicklung werkzeuglos und dadurch deutlich schneller ab, die Produkte kommen zügiger auf den Markt".

Selektives Lasersintern (SLS)

Eine der beliebtesten Polymer-3D-Drucktechnologien für die industrielle Anwendung ist das selektive Lasersintern. Die vor mehr als 30 Jahren entstandene Methode der additiven Fertigung entwickelte sich im Laufe der Zeit zu einer effektiven Fertigungstechnologie für funktionale Prototypen.

Beim Lasersintern wird ein Hochleistungslaser verwendet, um puderförmige Materialien wie Keramik oder Kunststoff schichtweise zu miteinander verschmelzen. Einer der größten Vorteile des SLS-Drucks liegt darin, dass SLS-Designs keinerlei Stützstruktur benötigen. Alle Hohlräume werden während des Druckvorgangs automatisch mit nicht verwendetem Puder gefüllt. Da keine zusätzlichen Stützstrukturen erforderlich sind, eignet sich die Technologie für bewegliche und Verbindungsteile, Scharniere und andere hochgradig komplexe Konstruktionen. Darüber hinaus wird die Produktion schneller und kostengünstiger, da der verfügbare Bauplatz in maximal ausgenutzt wird.

Weitere Vorteile der SLS-Fertigung:

• Werkstoffvielfalt
• Prozesssicherheit
• Zeitersparnis
• Kostenvorteile durch werkzeuglose Fertigung
• Kostenvorteile durch Reduzierung von Bauteilen in einer Baugruppe
• Risikomanagement
• Konstruktive Freiheit
• Funktionsintegration
• Individualisierung (Mass Customization)

SLS in der Medizin

Hochwertige Qualität von FKM und anderen professionellen Anbietern macht das SLS-Verfahren vor allem im Rahmen des Rapid Prototyping beliebt. Doch auch bei der Fertigung von Kleinserien und Ersatzteilen kommt dem Selektive Lasersintern eine zunehmende Rolle zu. Branchen, die immer häufiger mit SLS arbeiten sind beispielsweise:

• Medizin
• Automobilindustrie
• Maschinenbau
• Luft- und Raumfahrt

Gerade in der Medizin machen sich die Vorteile des SLS bezahlt, denn die Fertigungstechnik ermöglicht es, patientenspezifische Implantate und Prothesen anzufertigen.