Metall Laserschmelzen – Vorteile & Verfahren

Das Fertigungsverfahren ist unter folgenden Namen derzeit in der Industrie bekannt: Laserschmelzen, additive Fertigung, selektive Fertigung, SLS 3D Druck, generative Fertigung, Laser melting, Laser cusing, Laser Sintern, 3D Druck Metall, 3D Lasersintern, Selektives Laserschmelzen SLM, Metall Laserschmelzen und Laserschmelzen.

 

  • Selektives Laserschmelzen Metall
  • Herstellung erfolgt auf Basis der CAD – Daten
  • Bauteile erhalten die mechanischen Eigenschaften wie in konventionellen Herstellungsverfahren wie Drehen oder Fräsen
  • Die Gefüge-Dichte der Werkstoffe liegt bei bis zu 99,9%
  • Prototypenbau
  • Komplexe Fluid oder Gasführende Bauteile im Maschinenbau
  • Bauteilintegration
  • Einzelteile und Klein bis Mittelgroße Serien
  • Halbleitertechnik
  • Von CAD-Daten direkt zum metallischen Funktionsteil
  • Sehr flexible und individuelle Bauteileherstellung
  • Variantenvielfalt in sehr kurzer Zeit möglich
  • Reduzierung der Fertigungsschritte
  • Reduzierung der Durchlaufzeiten bei Entwicklungsbauteilen
  • Niedriger Materialverbrauch, geringer Werkstoffabfall = Ressourcenersparnis
  • Es wird nur das Material benötigt, welches das Bauteil abbildet
  • Maßgebliche Gewichtseinsparung in Bauteilen durch z. B. Gitterstrukturen
  • Geringer Logistikaufwand / Transportkosten
  • nahezu keine Grenzen in der Gestaltung im Vergleich zur klassischen Fertigung (Fräsen, Schweißen)
  • Werkzeugloses Arbeiten, keine Spannmittel
  • Hohe Flexibilität in Geometrie
  • Funktionelle Integration von Leitungen
  • Von 3D CAD-Daten innerhalb kürzester Zeit zum metallischen Funktionsteil. Folge: Reduzierung der Durchlaufzeit
  • Durch parallele Fertigungsmöglichkeit, erhöhte Variantenvielfalt in sehr kurzer Zeit möglich oder parallel möglich
  • Weniger Konstruktionsaufwand, da sehr hohe Geometriefreiheit ggf. keine Zeichnungsableitung erforderlich
  • Endprodukt erlangt schneller zur Marktreife. Folge: Wettbewerbsvorteil, Kostenersparnis
  • Funktionelle Integration von Leitungen und Funktionen möglich
  • Gestaltungsfreiheit: Freiformflächen, Hohlräume, Kühlkanäle, komplexe Geometrien, bionische Strukturen, Hinterschneidungen sind herstellbar.

Der Metall 3D Druck bietet für den Maschinenbau enorme Kostenvorteile bei der Ersatzteilherstellung

  • Bei guter Ersatzteilversorgung haben die Unternehmen hohe Lagerkosten und Kapital gebunden
  • Lange Lieferzeiten auf Ersatzteile
  • Hoher administrativer Aufwand bei Ersatzteilbestellung, da es sich meist nur um kleine Stückzahlen handelt
  • Hohe Lager- und Instandhaltungskosten für Werkzeuge und Vorrichtung die zur Herstellung der Ersatzteile benötigt werden
  • CAD Daten werden mittels eines 3D Scanner aufgenommen und nachkonstruiert oder CAD Daten sind vorhanden
  • Bauteile werden mit dem 3D Druck hergestellt, bestenfalls noch auf dem Kontinent wo sie benötigt werden.
  • keine hohe Kapitalbindung da sehr kurze Produktionszeit
  • keine Lagerhaltung notwendig
  • Minimierung der Ausschussquote, da meist Erstbauteile benötigt werden um den Herstellungsprozess zu validieren

1. Konstruktion

  • Optimierung der Bauteile für die Selektive Laserschmelze (homogene Wandstärken, Offsetbereich
  • für ggf. Endbearbeitung)
  • Bauteil und Funktionsintegration
  • Topologie-Optimierung, FEM Berechnung

 

2. Datenaufbereitung zur additiven Fertigung

  • Konstruktionsdaten werden in STL Daten exportiert
  • Optimale Bestückung mit Bauteilen der Bauplattform
  • Optimale Bauteilplatzierung auf der Bauplattform
  • Erstellung und Dimensionierung der Stütz- oder Ankerstrukturen
  • Vergabe der Fertigungsparameter ja nach Anforderung des Bauteils

 

3. Herstellung mittels Selektives Laserschmelzen

  • Herstellung von hoch mechanisch und thermisch belastetet Bauteilen
  • Herstellung von Einzelteilen bis zur Serie
  • Herstellung hoch komplexer Geometrien und Strukturen
  • Verarbeitung von hochfesten Aluminium Legierungen über Edelstähle bis zu Sonderstählen

 

4. Endbearbeitung

  • Absaugen des nicht ausgehärteten Metallpulvers
  • Entladen der Bauplattform aus der Anlage
  • Wärmebehandlung der Plattform / Bauteile je nach Material
  • Definiertes Abtrennen der Bauteile von der Bauplattform
  • Entfernen der Stütz- und Ankerstrukturen vom Bauteil
  • Mechanische Endbearbeitung mittels z.B. Fräsen, Drehen, Trowalisieren, Oberflächenbeschichten, etc. möglich
  • Zusammenbau von Einzelkomponenten

 

5. Qualitätssicherung Industrie Standards

  • Optisches Vermessen nach 3D CAD Daten mittels Laserscanner
  • Metalogische Untersuchungen wie Schliffbilder, Härteprüfung
  • Erstellung der Qualitätsdokumente