Herstellungsverfahren

• 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%

Anwendungsbereiche

• Prototypen- und Entwicklungsbauteile
• Vor – und Kleinserien
• Ersatzteile z.B. im Maschinenbau
• Vorrichtungen und Betriebsmittel
• Werkzeugbau » Einsätze mit konturnaher Kühlung
• Automatisierung » Handlingsysteme
• Blechbauteile
• Entwicklung neuartiger Bauteile
• etc.

Grundsätzliche Vorteile
der additiven Fertigung aus Metall

• 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

Vorteile für Entwicklungsbauteile

Vorteile in der Entwicklung von Produkten (Entwicklungsbauteile)  

• 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

Vorteile in der Ersatzteilfertigung

Derzeitige Situation

• 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

Herstellung Selektives-Lasersintern (SLM)

• 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

Herstellung Selektives-Laserschmelzen (SLM)

Herstellung Selektives-Laserschmelzen (SLM)

• 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

Typischer Ablauf des Herstellungsverfahrens

• Fertigungsgerechte Konstruktion der Bauteile für das selektive Laserschmelzen (z.B. homogene Wandstärken, Offsetbeteiche für ggf. Endbearbeitung)
• Anwendung Topologie-Optimierung
• FEM Berechnung

2. Datenaufbereitung zur additiven Fertigung

• Konstruktionsdaten werden in STL Daten exportiert
• Erstellung und Dimensionierung der Stütz- oder Ankerstrukturen
• Optimale Bauteilplatzierung auf der Bauplattform
• Optimale Bestückung mit Bauteilen der Bauplattform
• 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

5. Qualitätssicherung Industrie Standards

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