Selektives Laserschmelzen (SLM): Metall-3D-Druck für Prototypen & Serie

Funktionsprinzip

SLM (Selective Laser Melting) – Pulverbett-basiertes additives Fertigungsverfahren: Laser schmilzt Metallpulver schichtweise auf (20–100 µm Schichthöhe) → volle Dichte, metallurgische Bindung. Inertgasatmosphäre (Ar/Stickstoff) verhindert Oxidation.

Digitaler Workflow

1. CAD-Modell (STL/STEP) → Slicing (Schichten, Stützstrukturen, Scanstrategie)
2. Prozessparameter: Laserleistung, Scan-Geschwindigkeit, Hatch-Abstand, Schichthöhe
3. Baujob → Maschine (Recoater verteilt Pulver, Laser schmilzt selektiv)
4. Nachbearbeitung: Wärmebehandlung (Spannungsarmglühen, HIP), Stützentfernung, Oberflächenfinish

Materialien

• Edelstähle (316L, 17-4 PH), Titan (Ti6Al4V), Aluminium (AlSi10Mg), Nickelbasis (Inconel 718/625), Kobalt-Chrom, Werkzeugstähle, Kupferlegierungen
• Pulverrückgewinnung: Ungeschmolzenes Pulver gesiebt, wiederverwendet → Materialausnutzung >95 %

Vorteile

• Geometriefreiheit: Innere Kühlkanäle, Topologieoptimierung, Gitterstrukturen
• Keine Werkzeuge → Losgröße 1 wirtschaftlich
• Funktionsintegration (Bauteilverringerung)
• Kurze Durchlaufzeiten (Tage statt Wochen/Monate)

Anwendungen

• Luftfahrt: Leichtbau-Brackets, Triebwerkskomponenten, Wärmetauscher
• Medizintechnik: Implantate (Hüfte, Wirbel, Zahn) mit Porosität für Einwachs
• Automotive/Motorsport: Funktionsprototypen, Kleinserien, Konformkühlung Spritzgusswerkzeuge
• Werkzeugbau: Konformkühlung → Zykluszeitreduktion 20–40 %

Herausforderungen

Anschaffungskosten (200k–1M+ €), Prozessqualifizierung (Reproduzierbarkeit), Nachbearbeitung (Oberfläche, Toleranzen), Pulverhandling (Sicherheit, Qualität), Bauvolumen begrenzt (typ. 250–500 mm).