Selektives Laser Schmelzen (SLM)

Der SLM 3D-Druck – auch Selective Laser Melting genannt – ist im Ablauf dem selektiven Laser Sintern (SLS) sehr ähnlich. SLM gehört – ebenso wie SLS – zu der Gruppe der Powder Bed Fusion Verfahren.

Im Gegensatz SLS bei welchem Kunststoffe verarbeitet werden, können beim Selektiven Laser Schmelzen (SLM) Bauteile aus hochwertigen Metallen wie Aluminium, Edelstahl oder Titan hergestellt werden. Da bei SLM das Pulver nicht so stark verdichtet wird wie bei SLS, sind beim SLM-Verfahren bei überhängende Strukturen noch zusätzliche Stützstrukturen notwendig.

Dabei wird ein pulverförmiger Metall schichtweise aufgetragen und mit einem Laser gezielt verschmolzen. Dieser Vorgang wiederholt sich Schicht für Schicht bis das Bauteil fertig erstellt ist. Das nicht verfestigte Pulver kann teilweise wiederverwendet werden. Trotz der stüzenden Wirkung des Pulverbettes sind bei SLM je nach Geometrie Stützstrukturen notwendig. Nach dem Druck wird das verbleibende Pulver entfernt. Im Rahmen der Nachbearbeitung werden die Stützstrukturen entfernt.

Mit SLM können können sowohl komplexe Strukturen und Geometrien als auch filigrane Formen erstellt werden. Ein Vorteil des 3D-Metalldrucks ist, dass das Design der Metall-Bauteile für die additive Fertigung optimiert werden können. Dadurch lässt sich deutlich an Gewicht, Kosten und Fertigungszeit einsparen.

SLS 3D-Druck Material
Quelle: https://www.jellypipe.com

Anwendungen SLM 3D Druck

  • Metall-Bauteile und Kleinserien für Maschinen- und Anlagenbau oder Automobilindustrie, etc.
  • Ersatzteile
  • Medizinische Anwendungen (Titan)
  • Hochfeste Bauteile aus verschiedensten Metallen
  • Hinterschneidungen und Hohlräume möglich
  • Alternative zu konventionellen Verfahren (Subtraktive Fertigung, Guss)

Vorteile SLM 3D Druck

  • Komplexe Metall-Bauteile möglich
  • Nahezu porenfreie Bauteile mit hoher Dichte
  • Leichtbaustrukturen möglich
  • Für höchste Belastungen
  • Geeignet für kleine bis mittelgrosse Serienproduktion
  • Verschiedene Metalle verfügbar (Aluminium, Titan, Edelstahl, Kupfer, Inconel, Werkzeugstahl, etc.)

Nachteile SLM 3D Druck

  • Bei Überhängen (<45°) sind Stützstrukturen notwendig
  • Je nach Anwendung ist noch Nachbearbeitung notwendig (Stützstrukturen entfernen, Wärmebehandlung, Trovalisieren, etc.)
  • Bei geschlossenen Hohlräumen verbleibt Pulver im Bauteil
  • Je nach Material relativ teuer

Die wichtigsten Materialien für den SLM 3D Druck

Aluminium (AlSi10Mg)

Die Aluminiumlegierung (AlSi10Mg) verbindet eine hohe Festigkeit mit einem niedrigen Gewicht. Hinzu kommt die hohe mechanische und dynamische Belastbarkeit.

Für funktionale Prototypen, Ersatzteile, Serienbauteile oder für die Bereiche Automobile und Luftfahrt.

Vorteile

  • Hohe mechanische und dynamische Belastbarkeit
  • Hohe Festigkeit
  • Niedriges Gewicht
  • Korrosionsbeständig
  • Temperaturbeständig
  • Für Serienfertigung geeignet
  • Für Leichtbau geeignet

Edelstahl (1.4404)

Die Edelstahllegierung (1.4404) verbindet eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit mit einer hohen Leitfähigkeit.

Für Funktionsteile, Ersatzteile, Kleinserien oder für den medizinischen und pharmazeutischen Bereich.

Vorteile

  • Sehr gute Korrosionsbeständigkeit
  • Hohe Leitfähigkeit
  • Für Anwendungen in feuchter Umgebung geeignet
  • Für medizinische und pharmazeutische Bereiche geeignet

Edelstahl (1.4542)

Die Edelstahllegierung (1.4542) verbindet eine hohe Festigkeit und Duktilität mit einer guten  Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit.

Für Industrieanwendungen, Kleinserien, Funktionsteile, Ersatzteile oder im medizinischen Bereich.

Vorteile

  • Hohe Festigkeit und Duktilität
  • Hohe Korrosionsbeständigkeit
  • Gute Wärmeleitfähigkeit
  • Sterilisierbar

Inconel 625 (IN625)

Die Nickel-Chrom-Eisen-Molybdän-Legierung Inconel 625 verbindet eine hohe Festigkeit und  Wärmebeständigkeit mit einer hohen Korrosions- und Oxidations-Beständigkeit.

Für Wärmetauscher, Ventile, Verteiler, Abgasanlagen oder für die Bereiche Automobil, Marine und Luftfahrt.

Vorteile

  • Hohe Temperaturbeständigkeit (bis 700°C)
  • Gute Korrosionsbeständigkeit
  • Gute Oxidationsbeständigkeit
  • Hohe Festigkeit
  • Hohe Belastbarkeit

Inconel 718 (IN718)

Die Nickel-Chrom-Eisen-Molybdän-Legierung Inconel 718 verbindet eine hohe Festigkeit und Wärmebeständigkeit mit einer hohen Korrosions- und Oxidations-Beständigkeit.

Für Hochtemperatur-Anwendungen wie Triebwerksteile, Turbinen, Wärmetauscher oder für die Bereiche Motorsport und Luftfahrt.

Vorteile

  • Hohe Temperaturbeständigkeit (bis 700°C)
  • Gute Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit
  • Hohe Festigkeit
  • Gute Bruchfestigkeit
  • Für Hochtemperatur-Anwendungen geeignet

Kupfer (CuCr1Zr)

Die Kupferlegierung (CuCr1Zr) verbindet eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit mit einer hohen Festigkeit und einer guten Korrosionsbeständigkeit.

Kupfer (CuCr1Zr) eignet sich insebesondere für Anwendungsbereiche, in welchen hohe thermische und/oder elektrische Leitfähigkeiten gefordert sind.

Vorteile

  • Hohe elektrische Leitfähigkeit
  • Hohe thermische Leitfähigkeit
  • Gute Nachbearbeitungsmöglichkeit
  • Gute Korrosionsbeständigkeit
  • Hohe Zug- und Streckfestigkeit

Martensischer Nickelstahl (1.2709)

Der Werkzeugstahl 1.2709 ist ein hochfester, harter und verzugsarmer martensitischer Nickelstahl mit einer hervorragenden Zugfestigkeit und Zähigkeit.

Für Anwendungsbereiche, in welchen eine hohe Festigkeit gefordert ist wie Werkzeugeinsätze, Werkzeuge, Formen oder generell hochfeste Komponenten.

Vorteile

  • Gute Zugfestigkeit und Zähigkeit
  • Hohe Festigkeit- und Härte-Eigenschaften
  • Besonders verzugsarm
  • Gute Temperaturbeständigkeit
  • Insbesondere für Werkzeuge geeignet

Titan (TiAl6V4)

Die Titanlegierung TiAl6V4 verbindet Korrosions-Beständigkeit und Biokompatibilität mit einer hohen Festigkeit bei geringem spezifischen Gewicht.

Für Anwendungen, bei welchen ein gutes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis oder Biokompatiblität gefordert ist (Leichtbau, Motorsport, Luftfahrt, Medizin, etc.).

Vorteile

  • Gutes Verhältnis von Festigkeit und Gewicht
  • Hohe Festigkeit
  • Hohe Korrosionsbeständig
  • Niedriges (spezifisches) Gewicht
  • Geringe Dichte
  • Biokompatibel und daher für medizinische Anwendungen wie Implantate geeignet

Werkzeugstahl (Corrax)

Der Werkzeugstahl (Corrax) verbindet eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit mit einer hohen Belastbarkeit und einer Lebensmittel-Zertiflzierung.

Für Werkzeuge im Bereich Spritz- und Druckguss und generell für Anwendungen, bei welchen die Bauteile grossen Belastungen standhalten müssen.

Vorteile

  • Hohe Korrosionsbeständigkeit
  • Hohe Festigkeit
  • Hohe Belastbarkeit
  • Lebensmittel-Zertifizierung
  • Gute Nachbearbeitungsmöglichkeiten
  • Insbesondere für Werkzeuge geeignet