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Was ist SLS? – Selektives Lasersintern im Fokus

Selektives Lasersintern (SLS) ist ein leistungsstarkes additives Fertigungsverfahren, bei dem Laser und pulverförmige Materialien zur Herstellung aufwändiger 3D-Objekte eingesetzt werden. Dank seiner Fähigkeit, komplexe Geometrien mit einer breiten Palette von Materialien herzustellen, ist SLS zu einer Schlüsseltechnologie in verschiedenen Branchen geworden. In diesem Artikel werden wir uns genauer mit dem SLS-Verfahren befassen, die wichtigsten Schritte entschlüsseln und auf einige Anwendungen eingehen.

SLS Pulver

Alles beginnt mit Pulver

Im Gegensatz zu den Filamenten beim Fused Deposition Modeling (FDM) oder den Kunstharzen bei der Stereolithographie (SLA) basiert das Selektive Lasersintern (SLS) auf Pulvermaterialien. In der Regel handelt es sich bei diesen Pulvern um thermoplastische Kunststoffe, doch können diese auch Metallpartikel enthalten, wie es beim neuartigen Cold Metal Fusion-Verfahren der Fall ist. Im 3D-Drucker beginnt der Prozess mit dem Aufheizen der Materialkammer, wobei die Temperatur für die meisten Polymere zwischen 100°C und 170°C liegt. Dann verteilt ein Rakel (Klinge oder Rolle) eine dünne Schicht des Materials gleichmässig auf der Bauplattform, wodurch ein Pulverbett entsteht.

Laserscanning und Sintern

Sobald die Pulverschicht bereit ist, wird ein Laser über einen Spiegel auf bestimmte in der CAD-Datei definierte Stellen gerichtet, die zuvor per Software in 2D-Pfade umgewandelt (“gesliced”) wurden. Der Laser scannt und „sintert“ (verschmilzt) das pulverförmige Material selektiv, indem er die notwendige Energie zuführt, damit es sich verfestigt und die gewünschte Form erhält. Die präzise Steuerung des Lasers ermöglicht es, die Partikel miteinander zu verschmelzen und gleichzeitig die Integrität der Gesamtstruktur zu erhalten, wobei das umgebende Pulver als Stütze dient.

Selektives Lasersintern
Selective Laser Sintering explained

Schicht für Schicht

Nachdem die erste Schicht gedruckt ist, wird die Bauplattform abgesenkt und eine neue Pulverschicht aus den Pulverbehältern auf die zuvor gesinterte Schicht aufgetragen. Der Prozess wird wiederholt, wobei der Laser jede neue Schicht auf der Grundlage des digitalen 3D-Modells sintert und so das endgültige Objekt aufbaut. Dieses additive Schichtverfahren ermöglicht die Herstellung aufwändiger und komplexer Designs, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nur schwer zu realisieren wären.

SLS Pulverkuchen
SLS Teile werden entpulvert
Nachbearbeitung der SLS Teile

Auskühlen und Nachbearbeiten

Sobald die Objekte gedruckt sind, müssen sie im Pulverbett auskühlen, um ihre strukturelle Beschaffenheit zu wahren. Nach dem Abkühlen kann der Pulverkuchen entnommen werden. Dann wird das überschüssige, ungesinterte Pulver entfernt und die fertigen Teile werden entpulvert. Je nach Anwendung und gewünschter Oberfläche können Nachbearbeitungsschritte wie Sandstrahlen, Polieren oder Beschichten durchgeführt werden, um die Oberflächenqualität der Werkstücke zu verbessern. Bemerkenswerterweise kann je nach Material bis zu 90% des ungesinterten Pulvers wiederverwendet werden.

Wo wird SLS heute eingesetzt?

Selektives Lasersintern findet aufgrund seiner Vielseitigkeit und seiner Fähigkeit, funktionale Teile herzustellen,
in verschiedenen Industrien Anwendung. Einige nennenswerte Anwendungen sind:
SLS Prototyping

Prototyping

SLS ermöglicht ein schnelles Prototyping, das es Ingenieur*innen und Designer*innen ermöglicht, ihre Entwürfe schnell zu iterieren und zu verfeinern.

SLS part on a race car

Luft/Raumfahrt & Automobilindustrie

SLS wird in der Luft- & Raumfahrt sowie in der Automobilbranche genutzt, um leichte und stabile Komponenten herzustellen, die das Gesamtgewicht reduzieren und die Effizienz steigern.

SLS Tooling

Werkzeug- & Vorrichtungsbau

SLS wird für die Herstellung von Werkzeugen und Vorrichtungen eingesetzt, die in Fertigungsprozessen verwendet werden und kostengünstige und zeitsparende Lösungen bieten.

Cutting vegetables with SLS orthosis

Personalisierte Fertigung

Dank der Flexibilität bei der Erstellung spezifischer Designs wird SLS für die Fertigung personalisierter medizinischer Anwendungen und einzigartiger Verbraucherprodukte eingesetzt.

Fazit

Selektives Lasersintern ist ein innovatives additives Fertigungsverfahren, das die Art und Weise, wie 3D-Objekte hergestellt werden, revolutioniert hat. Durch das gezielte Verschmelzen von pulverförmigen Materialien Schicht für Schicht ermöglicht SLS die Herstellung komplexer und funktionaler Teile in verschiedenen Branchen. Ein Verständnis für das SLS-Verfahren und seine Anwendungen versetzt Unternehmen und Privatpersonen in die Lage, die Möglichkeiten dieser innovativen Technologie zu erkunden und ihre Vorteile für ihre spezifischen Bedürfnisse zu nutzen.

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