Was ist selektives Lasersintern (SLS) 3D-Druck?

Selektives Lasersintern oder SLS-3D-Druck ist eine beliebte Technologie, die von vielen Unternehmen, Bastlern und Erfindern verwendet wird, die hochwertige 3D-gedruckte Teile wünschen. Der Prozess beinhaltet die Verwendung eines Laserstrahls, der vom CAD-Modell gesteuert wird, um pulverförmiges Material zu verschmelzen, wodurch ein 3D-gedrucktes Modell entsteht.

SLS-Druck ist einzigartig. Es erfordert jedoch ein erhöhtes Wissen und Verständnis für eine bessere Nutzung. Dieser Artikel beantwortet die Frage, was selektives Lasersintern ist, indem er das SLS-3D-Druckkonzept vorstellt. Anschließend wird der Prozess besprochen und wie Sie ihn auf Ihr Projekt anwenden können. Lesen Sie weiter!

Überblick:Was ist SLS-Druck?

SLS-Druck ist eine Technologie, bei der pulverförmige Materialien mit einem Laser zu einem starren 3D-Modell verschmolzen werden. Die meisten Unternehmen bevorzugen es aufgrund seiner hohen Präzision und Eignung zur Herstellung geometrisch komplexer Produkte.

Kurze Geschichte des SLS-Drucks

Carl Deckard und Joe Beaman, Student und Professor für Maschinenbau an der University of Texas, haben die SLS AM-Technologie entwickelt. Das Verfahren ist eine Pulverbettfusionstechnologie (d. h. es beinhaltet die Verwendung von thermischer Energie, um Bereiche eines Pulverbetts selektiv zu verschmelzen) und wurde 1980 patentiert.

Aufgrund der massiven Verbesserung des Verfahrens eignet es sich für viele Materialien wie Kunststoffe, Keramik und Glas. Folglich hat es eine weit verbreitete Akzeptanz wie Stereolithographie und Fused Deposition Modeling Process, obwohl es teuer und komplex ist.

Wie funktioniert der SLS-3D-Druck?

Der SLS-3D-Druck ist eine einzigartige Technologie, die für Genauigkeit, Präzision und hochwertige 3D-gedruckte Teile bekannt ist. Nachfolgend finden Sie eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Funktionsweise:

CAD-Dateien vorbereiten

Entwerfen Sie eine CAD-Datei mit CAD-Software und exportieren Sie sie in ein 3D-druckbares Dateiformat (z. B. OBJ oder STL). Geben Sie die Druckeinstellungen, Ausrichtung und Anordnung der Modelle, geschätzte Druckzeiten und Slices an. Nachdem Sie die CAD-Dateien vorbereitet haben, senden Sie die Anweisungen an den Drucker.

Drucker vorbereiten

Die Vorbereitung des 3D-Druckers hängt von der Art des verwendeten Druckers ab. Möglicherweise benötigen Sie eine umfassende Schulung für herkömmliche SLS-3D-Drucker, um sie vorzubereiten. Für einen Tisch-SLS-Drucker haben Sie etwas Einfaches und Effizientes.

Drucken

Der Bediener legt das pulverförmige Material auf der in der Baukammer befindlichen Plattform (Pulverbett) ab. Der SLS-3D-Drucker sintert dann das Pulver mit dem Laser an bestimmten Stellen der Plattform unter der Kontrolle des CAD-Designs.

Dadurch entsteht das solide 3D-gedruckte Teil in einer Masse aus ungeschmolzenen Pulvermaterialien. Nach dem Schmelzen senkt sich die Plattform um eine Schicht in die Baukammer und der Vorgang wiederholt sich.

Kühlung

Die Baukammer kühlt innerhalb und außerhalb des Druckgehäuses langsam ab, um die optimale mechanische Leistung des 3D-Modells zu gewährleisten.

Nachbearbeitung

Der Bediener entnimmt das fertige Teil aus der Baukammer und trennt es von ungeschmolzenen Pulvermaterialien. Die ungeschmolzenen Pulvermaterialien sind recycelbar und das 3D-gedruckte Modell kann Nachbearbeitungsprozessen unterzogen werden.

Vorteile des SLS-Drucks

Der SLS-3D-Druck ist aufgrund seiner Vorteile eine beliebte Technologie in mehreren Branchen. Nachfolgend sind einige Vorteile des Verfahrens aufgeführt.

Keine Unterstützungsstrukturen erforderlich

SLS erfordert im Gegensatz zu anderen additiven Fertigungsverfahren, z. B. Stereolithographie (SLA) und Fused Deposition Modeling (FDM), keine speziellen Stützstrukturen. Dies liegt an dem ungesinterten Pulver, das während des Druckens vorhanden ist.

Fähigkeit, komplexe Designs zu erstellen

Aufgrund der Stützstruktur eignet sich der SLS-3D-Druck für die Herstellung hochkomplexer Designs. Mit der Technologie können Designer verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten erforschen und freisetzen, die mit dem traditionellen Verfahren nicht möglich sind. Ein weiterer einzigartiger SLS-Vorteil in Bezug auf das Design besteht darin, dass der Konstrukteur komplexe Baugruppen, die mehrere Teile erfordern, in einer konsolidieren kann.

Hohe Produktivität

Der SLS-3D-Druck ist eine der schnellsten additiven Fertigungstechnologien ohne Einbußen bei der Funktionalität des fertigen Teils. Im Vergleich zu Schichtabscheidungsverfahren wie FDM ist das Verfahren zudem sehr genau.

Die Produktivität ist hoch, da der Bauraum des 3D-Druckers maximiert wird, wodurch er mit mehreren Teilen arbeiten kann. Dies wird auch Nachbearbeitungszeit.

Wettbewerbsfähige Kosten pro Teil

Die Kosten pro Teil der Verwendung eines Prozesses sind nur nach Berücksichtigung der Eigentums-, Material- und Arbeitskosten der Ausrüstung möglich. Der SLS-3D-Druck hat aus folgenden Gründen geringere Kosten pro Teil

• Es kann während seiner gesamten Lebensdauer mehr Teile produzieren.
• Es minimiert die Verschwendung von Lasersinter-Pulvermaterialien, da die ungesinterten Materialien recycelbar sind.
• Der Arbeitsablauf ist automatisiert, was menschliche Fehler reduziert und die Produktivität verbessert.

Einfache Änderung des Designs

SLS-Druck ermöglicht eine einfache Änderung des Designs. Daher können Konstrukteure Prototypen und Teile für den Endverbrauch mit derselben Maschine und denselben Materialien herstellen. Diese einfache Modifizierung sorgt im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren für einen geringeren Kosten- und Zeitaufwand.

Nachteile des SLS-Drucks

Obwohl die additive SLS-Fertigung in mehreren Branchen beliebt ist, hat sie auch Nachteile. Unten sind einige, die Sie beachten müssen:

Einschränkung des Rohmaterials

Dies ist eine Beschränkung der für SLS AM geeigneten Materialarten. Die Technologie eignet sich für Kunststoffpolymere, Keramik und Glas, wobei Nylon am häufigsten verwendet wird. Daher kann die Beschränkung des Rohmaterials für diejenigen, die die Vorteile von SLS schätzen, restriktiv sein.

Gesundheitsfaktoren

Das beim SLS-Druck verwendete Rohmaterial liegt in Pulverform vor und kann bei Unachtsamkeit eingeatmet werden. Dies kann zu verschiedenen gesundheitlichen Problemen wie Asthma und Krebs führen. Außerdem müssen die Hersteller viel Geld ausgeben, um sicherzustellen, dass sich die Bediener mit Handschuhen, einer Luftfiltermaske und anderen geeigneten Körperbedeckungen schmücken.

Kosten für SLS-Drucker

Im Allgemeinen haben SLS-Drucker hohe Kosten. Obwohl der SLS-Tischdrucker weniger kostspielig ist als die herkömmlichen, ist der Preis im Vergleich zu anderen Technologien wie SLA und FDM hoch.

Schwierige Nachbearbeitung

Die SLS-3D-gedruckten Teile haben eine raue Textur und sind für mechanische und Testzwecke geeignet. Ihr komplexes Design und ihre Textur erschweren die Wahl der richtigen Nachbearbeitungsmethode. Zum Beispiel ist das Färben aufgrund seiner einfachen Handhabung dem Malen vorzuziehen. Das Färben kann jedoch auch die Teileabmessungen erhöhen, was es ungeeignet für die Endbearbeitung von Produkten macht, bei denen die Abmessung intakt bleiben sollte.

Materialien des selektiven Lasersinterns

SLS-Materialien liegen immer in Pulverform vor und umfassen Kunststoffpolymere, Keramik und Glas. Unter den vielen Materialien sind Polyamide/Nylons aufgrund ihres idealen Sinterverhaltens und ihrer mechanischen Eigenschaften (z. B. Haltbarkeit, Umweltbeständigkeit und Schlagfestigkeit) am weitesten verbreitet. Beim SLS-Druck werden viele Varianten verwendet, die jeweils für unterschiedliche Branchen geeignet sind. Nachfolgend finden Sie Varianten, die Sie auf Ihr Projekt anwenden können.

Nylon 11

Nylon 11 wird aus Rizinusöl hergestellt. Es hat eine höhere Duktilität, Flexibilität, Festigkeit, Schlagfestigkeit, Chemikalienbeständigkeit, geringe Absorption und Verschleiß. Folglich ist es ideal für die Herstellung von Teilen, die ein bewegliches Scharnier erfordern, z. B. Vorrichtungen und Vorrichtungen, Druckknöpfe, Clips und Scharniere.

Nylon 12

Nylon 12 ist das gebräuchlichere SLS-3D-Druckmaterial, das für seine Vielseitigkeit, hohe Schlag- und Temperaturbeständigkeit, Haltbarkeit und Stabilität unter verschiedenen Umgebungsbedingungen bekannt ist. Es hat auch großartige Details und Maßhaltigkeit, was es zum richtigen Material für Hochleistungs-Prototyping macht. Es ist auch steif und zäh, aber etwas rauer als andere Nylons und eignet sich zur Herstellung von dauerhaften Vorrichtungen, Vorrichtungen und Werkzeugen.

Nylon 12 GF

Nylon 12 GF ist ein glasfaserverstärktes Verbundmaterial für den SLS-3D-Druck. Es hat eine ausgezeichnete mechanische Steifigkeit, überlegene Dimensionsstabilität, thermische Stabilität und eine schöne Oberflächenbeschaffenheit, wodurch es für verschiedene industrielle Umgebungen geeignet ist.

Aluminiumgefülltes Nylon

Aluminiumgefülltes Nylon eignet sich für Teile mit hohem metallischem Glanz. Aufgrund des Aluminiumteils ist es steif und hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Es ist jedoch nicht elektrisch leitfähig. Das Material eignet sich für Rapid Tooling und Vorrichtungen.

Kohlefasergefülltes Nylon (PA-FR)

Carbonfasergefülltes Nylon ist ein Material, das für seine Steifigkeit und sein geringes Gewicht bekannt ist. Es eignet sich zur Herstellung von Produkten, die bei hohen Temperaturen oder Hochleistungssituationen anwendbar sind. Dazu gehören die Herstellung von Sportgeräten, Rapid Tooling, Drohnen und Rennen.

Nachbearbeitungsoptionen des SLS-Drucks

Nach dem Drucken können Sie die SLS 3D-gedruckten Teile direkt verwenden. Sie können die gedruckten Teile aber auch anderen Nachbearbeitungsmöglichkeiten unterziehen für bessere Ästhetik oder Funktionalität. Zu den gängigen Nachbearbeitungsoptionen gehören:

Perlenstrahlen

Perlstrahlen ist eine gängige Nachbearbeitungsmethode, bei der abrasive Materialien gegen eine Oberfläche geschleudert werden. Die beteiligten Materialien sind Glas- oder Kunststoffperlen, die zum Erreichen einer glatten Oberfläche oder zum Entgraten der Materialoberfläche geeignet sind. Es gibt eine geringfügige Änderung in den Abmessungen des Teils, wenn es einem Kugelstrahlen unterzogen wird. Daher ist es nicht für Teile geeignet, bei denen es auf Details ankommt.

Polieren

Polieren ist eine weitere Nachbearbeitungsmethode, um ein 3D-gedrucktes Teil mit einer glatten und glänzenden Oberfläche zu erhalten. Es beinhaltet die Reinigung der Oberfläche und die Anwendung einer chemischen Behandlung. Polieren ist wichtiger in der Ästhetik. Beispielsweise wird es in der Automobilindustrie verwendet, um eine signifikante Spiegelreflexion zu erzielen.

Galvanik

Galvanisieren ist ein Prozess, bei dem das gesinterte Teil mit einem anderen Metall über einen elektrochemischen Aufbau beschichtet wird. Dabei ist das Sinterteil die Kathode, während das Beschichtungsmetall die Anode ist. Beide werden in eine Lösung getaucht und beim Durchleiten von Gleichstrom überzieht das Metall das Sinterteil. 3D-gedruckte Teile, die einer Galvanisierung unterzogen werden, werden elektrisch leitfähig mit verbesserter Festigkeit und Funktionalität. Je nach verwendetem Material kann die Beschichtung auch ästhetisch ansprechend werden.

Färben

Beim Färben werden Farbstoffe oder Pigmente auf das 3D-gedruckte Teil aufgetragen, um Ästhetik zu erzielen. Das bedruckte Teil wird gereinigt und in einen Farbstoffbehälter getaucht. Abhängig von der Art der Farbstoffe benötigen Sie möglicherweise einen Klebstoff. Das Färben führt zu einer vollständigen Bedeckung der inneren und äußeren Oberfläche und dringt bis in die Tiefe in das Teil ein. Wenn es verwendet wird, kann es die Teileabmessungen erhöhen, was es ungeeignet für Produkte macht, die eine Kontrolle der Teileabmessungen erfordern.

Malerei

Beim Lackieren werden mehrere Substanzen wie Pigment, Lack oder Farbe auf ein 3D-gedrucktes Teil aufgetragen. SLS 3D-gedruckte Teile können mit Verschleißfestigkeit, Oberflächenhärte, Wasserdichtigkeit und Grenzspuren und Flecken lackiert werden. Das Lackieren erhöht auch die Teileabmessungen. Daher kann es für Produkte ungeeignet sein, bei denen es wichtig ist, die Teileabmessungen unter Kontrolle zu halten.

Arten von SLS-Druckern

Alle SLS-Drucker arbeiten auf der Grundlage der zuvor hervorgehobenen Verfahren. Je nach Lasertyp, Bauvolumen und 3D-Design gibt es jedoch Unterschiede. Es gibt viele Arten von SLS-Druckern auf dem Markt. Sie werden jedoch hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt, nämlich:

· Herkömmliche selektive Lasersinter-3D-Drucker

Herkömmliche SLS-3D-Drucker sind aufgrund ihres hohen Preises und ihres hohen Bauvolumens die richtigen Drucker für Servicebüros und große Unternehmen. Sie verwenden einzelne oder mehrere Hochleistungslaser zum Sintern und benötigen eine inerte Umgebung, um Oxidation und Abbau des pulverförmigen Materials zu verhindern.

Herkömmliche SLS-3D-Drucker nehmen viel Platz ein, wobei der kleinste etwa 10 m² Platz einnimmt. Sie haben auch hohe Kosten, wobei der Startpreis bei etwa 100.000 US-Dollar liegt. Folglich sind sie für viele Unternehmen nicht zugänglich.

· Industrielle selektive Lasersinter-Tischdrucker

Industrielle SLS-Tischdrucker unterscheiden sich von herkömmlichen Druckern, da es einen Kompromiss in ihrer Leistungsfähigkeit gibt. Kompromisse können eine geringere Teilequalität und komplexe, manuelle Arbeitsabläufe sein, die sich auf ihre Verwendung in Industrie- und Produktionsumgebungen auswirken. Sie haben im Vergleich zu herkömmlichen Druckern eine geringe Größe, aber ein geringeres Bauvolumen. Trotzdem produzieren sie qualitativ hochwertige Teile.

Industrielle Anwendungen des SLS-Drucks

Der SLS-3D-Druck ist ein gängiges Verfahren, das in vielen Branchen in der Produktentwicklung eingesetzt wird. Nachfolgend finden Sie einige Branchen, die diese Technologie einsetzen, sowie Beispiele für ihre industriellen Anwendungen.

· Luftfahrtindustrie

Einige Teile, die in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet werden, werden üblicherweise mit der SLS-3D-Drucktechnologie hergestellt. Fluggesellschaften wie Emirate nutzen die Technologie zur Herstellung von Flugzeuginnenteilen und Kabinenkomponenten wie Verkleidungen für die Videoüberwachung und Lüftungsgitter

· Automobilindustrie

Die SLS-Drucktechnologie ermöglicht Innovationen in der Automobilindustrie. Beispielsweise können Autodesigner Autodesigns schneller verbessern als andere traditionelle Technologien im Motorsport. Dies zeigt sich in der Art und Weise, wie Alfa Romeo den SLS-3D-Druck bei der aerodynamischen Entwicklung seiner Autos einsetzt.

· Verbraucherindustrie

Auch die Konsumgüterindustrie verwendet den SLS-Druck bei der Herstellung mehrerer Produkte. Beispielsweise verwendet das Luxuskonsumentenunternehmen Chanel die SLS-Technologie zur Herstellung von Wimperntuschenbürsten. Mit der Technologie konnte Chanel das Mascara-Bürstendesign optimieren.

Andere Anwendungen umfassen die Verwendung in Schuhprodukten, wo Unternehmen wie Adidas die Technologie zur Herstellung von kundenspezifischen Einlegesohlen und Sandalen verwenden.

· Gesundheitswesen

Der SLS-3D-Druck produziert Teile, die für ihre verbesserte Steifigkeit bekannt sind, eine gemeinsame Eigenschaft, die in der Gesundheitsbranche benötigt wird. Hier eignet es sich, um gebrauchsfertige, patientenindividuelle Medizinprodukte im eigenen Haus herzustellen. Dazu gehören Prothesen und Orthesen (d. h. Gliederersatz + Zahnspangen) sowie chirurgische Modelle und Instrumente.

RapidDirect – SLS-Druck Service

Selektives Lasersintern ist in vielen Branchen beliebt, basierend auf Präzision, Genauigkeit, Produktivität und anderen Vorteilen. Die Beherrschung der Technologie kann nur mit einem forschungsfreudigen Geist erreicht werden. Daher führte der Artikel das Konzept auf die einfachste Art und Weise ein. Die Methode ist einfach; Die Auslagerung an den richtigen Service ist jedoch der richtige Ansatz, um den besten selektiven Lasersinterprozess zu erleben.

Der RapidDirect SLS-Druckservice ist einer der besten SLS-Services, die Sie finden können. Mit unserem Team aus erfahrenen Ingenieuren in der Technologie haben Sie bessere Chancen auf ein reibungsloses und qualitätsgesichertes Projekt.

Wir sind ein nach ISO 9001:2015 zertifiziertes Unternehmen mit den Ressourcen zur Herstellung hochwertiger Teile mit SLS. Durch die Auslagerung an uns kommen Sie in den Genuss einer schnellen Vorlaufzeit, eines Angebots und einer DfM-Analyse, sobald Sie Ihre Designdatei hochgeladen haben.

Häufig gestellte Fragen

Kann ich SLS-Druck für eine geringe Produktion verwenden?

Ja, Sie können den SLS-3D-Druck für Kleinserien verwenden. Derzeit ist es eine Alternative zum Spritzgießen für Kleinserien. Hier eignet sich die Technologie zur Herstellung von Teilen mit komplexen Formen und Geometrien.

Kann ich SLS-Druck für Rapid Prototyping verwenden?

Ja, Sie können den SLS-3D-Druck verwenden, um schnell Prototypen von funktionellen Polymeren zu erstellen. Es ist besser als andere Techniken wie FDM und SLA, da es ein hohes Maß an Designfreiheit und Genauigkeit bietet. Folglich haben Teile, die mit dieser Technologie hergestellt wurden, gute und konsistente mechanische Eigenschaften.

Was ist der Unterschied zwischen SLS und SLM?

SLS-Druck und SLM-Druck sind zwei beliebte 3D-Drucktechnologien mit einzigartigen Eigenschaften und Funktionen. SLS beinhaltet die Verwendung eines Lasers zum Schmelzen von pulverförmigem Material, indem die Materialien auf eine Temperatur unter ihrem Schmelzpunkt gebracht werden. Es ist kompatibel mit Kunststoffpolymeren wie Nylon, Glas und Keramik. Andererseits verschmilzt SLM pulverförmige Materialien, indem es sie auf ihren Schmelzpunkt bringt. Es ist für metallische Werkstoffe geeignet.

Was ist der Hauptnachteil eines SLS-3D-Druckers?

Der Hauptnachteil, mit dem Hersteller bei der Anwendung des Verfahrens konfrontiert sind, ist die Beschränkung der Rohstoffe. Derzeit ist das Verfahren nur für Kunststoffpolymere wie PA-11, PA-12, PEEK geeignet. Daher sind das Verfahren und seine Vorteile nicht für andere Materialien wie Metalle geeignet, die häufiger in der Fertigung verwendet werden.