SLS vs. MJF: Die entscheidenden Unterschiede im Pulverbett-3D-Druck

Multi Jet Fusion (MJF) und Selektives Lasersintern (SLS) sind industrielle 3D-Druck-Technologien, die zur Familie des Pulverbett-Schmelzens gehören. Beide Verfahren bauen Bauteile auf, indem sie Polymerpulverpartikel Schicht für Schicht thermisch verschmelzen (sintern).

Der Hauptunterschied liegt in der Wärmequelle: SLS nutzt einen Laser, der jeden Querschnitt punktweise abscannt und sintert. MJF hingegen bringt über Druckköpfe ein Fusing Agent (Tinte) auf das Pulver auf, das Infrarotlicht absorbiert. Anschließend bestrahlt eine Infrarotquelle das Bauplattform, um die bedruckten Bereiche zu verschmelzen. Im Grunde kombiniert MJF SLS und Binder Jetting Technologien.

Da SLS und MJF sehr ähnliche Bauteile erzeugen, ist es für Entwickler wichtig, die Unterschiede zu verstehen. In diesem Artikel vergleichen wir SLS und MJF hinsichtlich Workflow, Genauigkeit, Materialien, Kosten und Lieferzeiten.

Wie funktionieren SLS- und MJF-3D-Druckprozesse?

SLS und MJF haben ähnliche Fertigungsprozesse und Workflows, doch es gibt entscheidende Unterschiede. Beginnen wir mit dem Fertigungsprozess.

Selektives Lasersintern (SLS)

Ein SLS-Drucker verteilt zunächst eine dünne Pulverschicht auf der Bauplattform. Ein CO₂-Laser scannt dann jeden Querschnitt und sintert das Pulver. Die Plattform senkt sich um eine Schicht ab, und der Vorgang wiederholt sich, bis der Bau abgeschlossen ist. Der gesamte Behälter muss abkühlen, bevor das Teil aus dem Pulver entnommen werden kann.

Für eine detailliertere Erklärung dieser Mechanik lesen Sie unseren ausführlichen Artikel Was ist SLS 3D-Druck?.

Multi Jet Fusion

Beim MJF-Druck verteilt die Maschine zunächst eine dünne Pulverschicht auf der Bauplattform. Der Drucker heizt diese Schicht auf eine Temperatur knapp unter dem Sintern. Ein Schlitten mit Tintenstrahldüsen (ähnlich wie bei 2D-Desktopdruckern) fährt über das Bett und trägt einen Fusing Agent auf das Pulver auf. Gleichzeitig wird ein Detailing Agent aufgetragen, der das Sintern an den Teilkanten hemmt.

Eine leistungsstarke IR-Energiequelle fährt dann über das Bauplattform und sintert die Bereiche, auf denen der Fusing Agent aufgebracht wurde, während der Rest des Pulvers unverändert bleibt. Der Vorgang wiederholt sich, bis alle Teile fertig sind.

Ähnlich wie beim SLS sind die gedruckten Teile im Pulver eingebettet und müssen abkühlen, bevor sie zur weiteren Bearbeitung entnommen werden können. Mehr Details zu MJF finden Sie in unserer Technologieaufschlüsselung Was ist Multi Jet Fusion (MJF)? Erklärt von Hubs.

Vergleich der Workflows für SLS und MJF

Beim SLS wird jeder Querschnitt punktweise verschmolzen, während das Verschmelzen beim MJF linearer erfolgt. Dies ändert die Druckzeit nicht signifikant, da der Reklaetiervorgang (und die Gesamtzahl der Schichten) hauptsächlich die Gesamtdruckzeit bestimmt. Dieser Schritt dauert bei sowohl SLS als auch MJF gleich lange.

Deutlich schneller sind jedoch das Abkühlen des Behälters und die Nachbearbeitung beim MJF. HP bietet eine dedizierte Nachbearbeitungsstation, die die Abkühlrate des gedruckten Behälters beschleunigt und die Pulverentfernung unterstützt. Beim MJF können 80–85 % des Pulvers nach jedem Bau recycelt und wiederverwendet werden, beim SLS nur 50 %.

Schnellere Abkühlzeiten und die verbesserte Wiederverwendbarkeit des Pulvers machen MJF-Operatoren weniger zögerlich, Aufträge auch bei teilgefülltem Behälter zu starten. SLS-Maschinenbediener warten dagegen oft, bis der Behälter gefüllt ist, bevor sie einen Druckauftrag starten. Dieser entscheidende Workflow-Unterschied führt zu kürzeren Lieferzeiten.

Wie hoch ist die Dimensionsgenauigkeit von SLS und MJF?

SLS und MJF sind beide Industrietechnologien, die hohe Dimensionsgenauigkeit für kundenspezifische Teile bieten. MJF hat jedoch einen leichten Vorteil gegenüber SLS.

Dies liegt hauptsächlich daran, dass MJF-Druckköpfe Material mit 1200 DPI ablegen (ca. 1 Punkt alle 0,022 mm), während der typische SLS-Laserspot einen Durchmesser von ca. 0,3 bis 0,4 mm hat. Zudem hilft der beim MJF verwendete Detailing Agent beim Drucken kleiner Merkmale und scharfer Kanten.

Wichtig: Beide Technologien benötigen keine Stützstrukturen, was Freiformmodelle ohne Stützentfernungs-Spuren ermöglicht. Beide sind jedoch anfällig für Verzug – vermeiden Sie daher große flache Bereiche im Design. In umfangreichen Tests stellten wir fest, dass MJF-gedruckte Teile stärker zum Verzug neigten als SLS-Teile.

	MJF	SLS
Dimensionsgenauigkeit	± 0,3 % (untere Grenze ± 0,2 mm)	± 0,3 % (untere Grenze ± 0,3 mm)
Typische Bauraumgröße	380 x 285 x 380 mm	300 x 300 x 300 mm (bis 750 x 550 x 550 mm)
Übliche Schichtdicke	70–100 µm	100–120 µm
Min. Wandstärke *	0,6 mm	0,7 mm
Min. Detail	0,25 mm	0,30 mm

Beachten Sie, dass die empfohlene minimale Wandstärke für strukturelle Bereiche bei beiden Technologien 1 mm beträgt.

Welche Oberflächenqualität liefern SLS und MJF?

3D-gedruckte Teile mit sowohl SLS als auch MJF weisen körnige Oberflächen auf, die nachbearbeitet werden können, um einen hohen Standard zu erreichen. Wenn ästhetische Ansprüche im Vordergrund stehen, empfehlen wir das Färben als Nachbearbeitungsschritt.

Hinsichtlich der Farbe: MJF-Systeme nutzen derzeit einen schwarzen Fusing Agent, da dunkle Materialien Strahlung effektiver absorbieren. Daher haben MJF-Teile ein hellgraues Erscheinungsbild. Ein zusätzlicher Färbeschritt kann ein einheitliches Schwarz erzielen.

SLS-Teile hingegen werden meist weiß gedruckt und können in jede Farbe gefärbt werden. Graues SLS-Nylonpulver ist ebenfalls verfügbar; Teile daraus sehen MJF-Teilen ähnlich, fühlen sich aber glatter an.

Welche Materialeigenschaften haben SLS und MJF?

PA 12 (Nylon) ist das Hauptmaterial für beide Verfahren. Beim Druck mit diesem Material weisen MJF-Teile höhere Festigkeit und Flexibilität sowie homogenere mechanische Eigenschaften auf als SLS-Teile. Zwar bietet MJF bei Nylon eine bessere Druckqualität, aber SLS-Drucker bieten mehr Materialoptionen, wie kohlefasergefülltes PA, aluminiumgefülltes PA (Alumide) und flexibles TPU.

Die Materialbeschränkung von MJF ist definitiv ein Nachteil bei der Wahl zwischen den beiden Technologien. MJF ist jedoch eine offene Materialplattform und eine sich schnell entwickelnde Technologie, die schnelle Materialentwicklungen erwarten lässt, sobald mehr Entwickler und Ingenieure ihre vielfältigen Vorteile entdecken.

	HP PA 12	SLS PA 12
Zugfestigkeit	XY: 48 MPa Z: 48 MPa	XY: 48 MPa Z: 42 MPa
Zugmodul	XY: 1700 MPa Z: 1800 MPa	XY: 1650 MPa Z: 1650 MPa
Dehnung bei Bruch	XY: 20 % Z: 15 %	XY: 18 % Z: 4 %

Was kosten SLS und MJF und wie lang sind die Lieferzeiten?

Kosten und Lieferzeiten sind entscheidende Faktoren bei der Wahl zwischen SLS und MJF. Um beide zu bewerten, führten wir ein Experiment auf der Hubs-Plattform für beide Technologien durch.

Als Testmodell diente ein Bracket-Design (siehe Bild). Wir holten für jede Technologie zwei Angebote von 3D-Druckdienstleistern in den USA ein: eines für einen Prototypenauftrag (ein Teil) und eines für eine Kleinserienproduktion (10 bis 100 Teile).

Das Modell hat ein Volumen von 28,8 cm³ und Abmessungen von 101,9 x 45,0 x 18,0 mm.

Preislich war MJF durchgehend kosteneffizienter als SLS um ca. 15–30 %. Der Preisunterschied verringerte sich bei größeren Stückzahlen, vermutlich wegen des optimierten Nachbearbeitungs-Workflows (Kühlung, Pulverentfernung etc.) von MJF. Zudem weist MJF tendenziell kürzere Lieferzeiten auf – etwa drei Tage schneller als SLS.

Das bedeutet nicht, dass MJF universell überlegen ist. Trotz geringerer Kosteneffizienz bietet SLS eine weit größere Materialauswahl, einschließlich kohlefaser- und glasfasergefülltem Nylon sowie TPU und PP.

Für detailliertere Preis- und Lieferzeitinformationen zu SLS und MJF kontaktieren Sie sales@hubs.com.

Wie werden sich SLS und MJF in Zukunft entwickeln?

Während SLS-Maschinen pro Bau immer nur ein einziges Material verarbeiten können, lassen sich bei MJF unterschiedliche Materialeigenschaften erzielen, indem Art oder Konzentration des Fusing Agents variiert werden. HP behauptet, dass MJF die Kontrolle über mechanische, thermische, optische und sogar elektrische Eigenschaften eines Teils ermöglicht.

Diese Funktionalität ist jedoch mit ersten MJF-Generationen noch nicht verfügbar. Zweite HP-Generationen sollen Multi-Material- und Mehrfarbdruck unterstützen.

Auf SLS-Seite ist die Entwicklung einer preiswettbewerbsfähigen Desktop-Lösung für SLS-Druck zu Hause oder im Büro bemerkenswert. Diese Systeme sind vielversprechend, aber marktreife Geräte für diese Anwendung gibt es noch nicht.

Häufig gestellte Fragen

Ist MJF stärker als SLS?

MJF-Teile sind stärker und flexibler als SLS-Teile. Sie weisen auch homogenere mechanische Eigenschaften auf, während SLS-Teile in Druckrichtung schwächer sind.

Ist MJF kosteneffizienter als SLS?

Generell ist MJF für Teile mit geringerer Dichte günstiger, SLS für massive Teile. MJF ist kosteneffizienter für Einzelstücke, SLS für verschachtelte Teile (Nesting).

Ist MJF genauer als SLS?

SLS und MJF drucken Teile mit ähnlicher Genauigkeit. Diese hängt oft mehr von der Erfahrung der Hersteller mit den jeweiligen Technologien ab als von den Systemen selbst.

Ist SLS besser als MJF bei Materialien und Farben?

SLS bietet eine breitere Materialpalette mit verschiedenen Nylons und einem elastomeren TPU für Prototypen. Auch bei Farben hat SLS die Nase vorn: MJF druckt graue Teile, die nachträglich schwarz gefärbt werden können, während SLS-Teile weiß herauskommen und in jede Farbe gefärbt werden können. Für beide Verfahren sind Nylon 12 (PA 12) und glasfasergefülltes Nylon (PA 12 GF) verfügbar.

Ist MJF besser als SLS für größere Stückzahlen?

Insgesamt baut MJF Teile schneller als SLS, sodass in kürzerer Zeit mehr Teile gefertigt werden können.

Haben MJF-Teile bessere mechanische Eigenschaften als SLS-Teile?

MJF-gedruckte Teile weisen im Allgemeinen konsistentere mechanische Eigenschaften über ihre gesamte Geometrie auf.