Selektives Laserschmelzen von Metall

Das Selektive Laserschmelzen (SLM) von Metall ist ein additives Fertigungsverfahren aus der Welt des 3D Drucks und begeistert uns jeden Tag aufs Neue! Als Full-Service Dienstleister bieten wir Ihnen neben dem 3D Metalldruck auch die komplette Prozesskette aus einer Hand!

LEISTUNGEN

Wir begleiten Sie während der gesamten Prozesskette des Additive Manufacturing und haben alle Arbeitsbereiche im eigenen Haus. Auf Wunsch fertigen wir 3D-Bauteile auch in kürzester Zeit. Je nach Umfang sogar in unter 24 Stunden!

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Konstruktion und Entwicklung

Insbesondere beim Prototypenbau ist Know-how und Fingerspitzengefühl gefragt. Neben den individuellen Materialeigenschaften haben wir insbesondere die Topologie-Optimierung Ihres Bauteils im Blick. Und dank SLM Verfahren (selektives Laser melting) ist zudem ein optimales Preis-Leistungsverhältnis möglich. Die einfache Formel lautet: „minimaler Abfall“ gleich „minimale Kosten“. Zudem entfallen Kosten für Werkzeuge und Formen. So können auch verschiedene Varianten oder Spezialanfertigungen parallel und damit kostengünstiger produziert werden.

Für Leichtbaukonstruktionen bietet das selektive Laserschmelzen die perfekte Voraussetzung. Metallbauteile können heute leichter sein als viele es für möglich halten. Mittels additiver Fertigung sind komplexe, auf herkömmliche Weise nicht realisierbare, Geometrien umsetzbar. Unabhängig davon, ob es sich um 3D gedruckte Bauteile aus Aluminium- oder beispielsweise Stahllegierungen handelt: Metall goes light. Der industrielle 3D Druck ermöglicht heute mit den Verfahren „selektives lasersintern“ eine Bauteilgenauigkeit von rund 0,1 mm.

Allerdings: Um alle Möglichkeiten des Additive Manufacturing effektiv ausschöpfen zu können sind bereits bei der Konstruktion viele Aspekte zu beachten. Wir beraten Sie gerne und unterstützen Sie umfassend. Sowohl bei der Erstellung Ihrer CAD Daten, als auch beim Prototyping und bei der Optimierung bestehender oder individualisierter Bauteile. Sprechen Sie uns an!

Material- und Prozessentwicklung

Das große Potential der additiven Fertigung wird bislang noch nicht in allen Bereichen zu hundert Prozent ausgenutzt. Dies wird auch bei der Materialauswahl für das eigene Projekt bemerkbar, denn der breite Markt stellt längst noch nicht für alle Anwendungen das passende Material bereit. LIGHTWAY bietet daher seinen Kunden die Material- und Prozessentwicklung für das selektive Laserschmelzen an. Gemeinsam mit Ihnen erarbeiten wir das für Ihr Vorhaben erforderliche Material sowie den Laserschmelzprozess, der letztendlich zum additiven Bauteil führt. Dabei ist die Materialpalette breit gefächert, um Ihren speziellen Wünschen zu entsprechen: von Leichtbauwerkstoffen, wie Aluminium und Titan, bis hin zu hochfesten Stählen – wir helfen Ihnen bei der Ausgestaltung Ihrer Projektwünsche und beraten Sie umfassend.

Metall Laserschmelzen

Auf Wunsch fertigen wir Ihre Bauteile aus Metall innerhalb kürzester Zeit. Dabei ist es nach Bauteilumfang möglich Ihr Produkt in unter 24h zu realisieren. Wie wir das realisieren können? Das von uns bevorzugte Additive Manufacturing Verfahren (auch als generatives Verfahren bezeichnet) ist die selektive Laserschmelzen (SLM). Hierbei wird pulverisiertes Metall mit Hilfe von Lasertechnik schichtweise aufgebaut. Dieses leistungsstarke Verfahren der modernen Metallverarbeitung ist extrem zuverlässig und kostengünstig. Gerade für kleinere Losgrößen ist die Kostenersparnis durch den industriellen 3D-Druck für die Metallverarbeitung gegenüber herkömmlicher Fertigung besonders hoch – insbesondere bei gleichzeitig hoher Komplexität der Bauteilgeometrie. Auch sind diese im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren deutlich schneller realisierbar. Neben Aluminium drucken wir mit Titan, Werkzeugstahl, Edelstahl und weitere Werkstoffe.

Bestens geeignet ist die additive Fertigung für die Ersatzteil-Herstellung oder individualisierte Bauteile aus Metall – etwa im Maschinenbau. Gänzlich unabhängig ob es sich hierbei um Einzel- oder Spezialanfertigungen handelt. Fast alles aus Metall lässt sich mittels SLM Verfahren (selektives Laser melting) realisieren: Vom klassischen Bauteil bis zum Oldtimer-Ersatzteil. Auch Funktions- oder Bauteil-Integrationen, wie beispielsweise eine innenliegende Kühlung, stellen heute keine nennenswerten Hürden dar.

Sie interessieren sich besonders für (Klein-)Serienfertigung via 3D-Metalldruck? Wir und unser Hochleistungsdrucker aus dem Hause EOS sind darauf bestens vorbereitet. So wie auch auf das sogenannte Hybridverfahren: Hierbei werden selbst diffizilste Geometrien auf bestehende Produkte „aufgedruckt“. Selektives Lasersintern – zu den vielfältigen Möglichkeiten beraten wir Sie gerne!

Endbearbeitung

Als Ihr Fullservice-Partner in Sachen 3D-Metalldruck kümmern wir uns selbstverständlich auch um die Endbearbeitung. Diesen wesentlichen Prozess-Schritt beziehen wir bereits in der Konstruktionsphase mit ein und gewährleisten so einen ganzheitlichen, effizienten und kostenoptimierten Produktionsablauf. Die zerspanende Endbearbeitung findet in unserem Hause statt. Ausgebildete Mitarbeiter und modernster Technik gewährleisten auch in diesem Produktionsschritt bestmögliche Qualität.

Sprechen Sie uns an. Wir beraten Sie gerne zu allen Möglichkeiten des 3D Metall-Drucks und der optimalen Endbearbeitung oder Veredelung Ihrer Bauteile.

Qualitätssicherung

Das Spektrum der Geometrien und Funktionen der Bauteile, die mit dem Laserschmelzverfahren hergestellt werden können, ist von „einfach“ bis „sehr komplex“ überaus breit gefächert. Die meisten dieser mittels 3D Metalldruck gefertigten, hochkomplexen Bauteile stellen z.B. Kernkomponenten einer Anlage dar – daher sehen wir bei LIGHTWAY die Qualitätssicherung auch als eine unserer wichtigsten Aufgaben an. Weil die Qualitätsanforderungen an solche komplexen Bauteile dementsprechend groß sind, arbeiten wir mit optischen und taktilen Messsystemen aus dem Hause ZEISS. Diese bieten im Bereich der Qualitätssicherung einen sehr hohen Standard. Die Messberichte sind kompatibel mit allen gängigen Industrienormen. Darüber hinaus werden statistische Auswertungen vollzogen, die wiederum in den Produktionsprozess einfließen.

Je nach Bauteilanforderungen können weitergehende metallurgische Untersuchungen definiert werden, um beispielsweise Prüfkörper direkt parallel mit dem Bauteil herzustellen. Die für das Bauteil definierten Eigenschaften werden dann über ein Schliffbild oder über Zugversuche der Prüfkörper validiert, ohne die Eigenschaften des eigentlichen Bauteils durch die Tests zu verändern oder zu beschädigen. So können Sie sicher sein, dass Ihr Projekt in hoher und gleichbleibender Qualität gefertigt wird und auch den gewünschten Eigenschaften entspricht.

Sie haben technische Fragen zur additiven Fertigung?
Wir beraten Sie gerne!
KONTAKT

Thomas Hilger
+49 2636 964980
info@lightway-3d.de

Additive Fertigung

Verfahren

Mittels Laserstrahlung werden pulverförmige Materialien wie Kunststoff oder Metall zu einer festen Materialschicht umgeschmolzen. Ein per Computer gesteuerter Laserstrahl erhöht dabei die Temperatur des Pulvers soweit, dass benachbarte Pulverpartikel selektiv miteinander verbunden werden. Das Bauteil entsteht, indem das Pulver Schicht für Schicht in der entsprechenden Form aufgebracht wird. Dabei ist das Bauteil bereits während dem Entstehungsprozess weitgehend selbsttragend. Eventuell notwendige Stützstrukturen werden zeitgleich mit aufgebaut und unter die zu stützenden Flächen platziert (Anker- oder Stützstruktur). Im Anschluss des Schmelzprozesses muss lediglich noch das überschüssige Pulver entfernt werden. Danach ist das Bauteil bereit für die Endbearbeitung.

TECHNISCHE DATEN AUF EINEN BLICK:

  • Mögliche Gefügedichte Dichte > 97,5%
  • Oberflächenqualität Rz 20µm – 100µm je nach Werkstoff
  • Formgenauigkeit < 200µm
  • Toleranzfeld in definierten Bereichen von 0,05mm darstellbar
  • Min. Auflösung < 100µm
  • Vollständiges Verschmelzen des Gefüges
  • Zugfestigkeiten, Dehngrenze, Bruchdehnung ist vergleichbar mit konventionellen Werkstoffen
  • Standardmäßiger Bauraum 250 x 250 x 305mm
  • Mögliche Kapazität eines 3D Metalldruckers bei mittlerer Bauteilgröße: ca. 4.800 Bauteile / Jahr

Vorteile

Da das Bauteil Schicht für Schicht direkt in der gewünschten Form aufgebaut wird, können sogar schwer zerspanbare Materialien Verwendung finden. Selbst hochkomplexe Geometrien sowie bewegliche Teile lassen sich mittels SLM Verfahren realisieren. Gleichzeitig ist die werkzeuglose Fertigung dabei äußerst schnell und verlässlich. Insbesondere im Metalldruck lässt sich durch geringste Abfallmengen die Wirtschaftlichkeit weiter erhöhen. Dabei ermöglicht der industrielle 3D Metalldruck heute eine Bauteilgenauigkeit von rund 0,1 mm. So werden Bauteile dieses generativen Fertigungsverfahrens selbst höchsten Ansprüchen gerecht.
VORTEILE AUF EINEN BLICK:

  • Von 3D CAD-Daten innerhalb kürzester Zeit zum metallischen Funktionsteil. Folge: Reduzierung der Durchlaufzeit
  • Durch parallele Fertigungsmöglichkeit, erhöhte Variantenvielfalt in sehr kurzer Zeit 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.

Anwendungsbereiche

Zum einen findet das selektive Laserschmelzen häufig Anwendung im Rapid Prototyping. Insbesondere bei Prototypen mit mechanischen Eigenschaften kommen die Vorteile des Laserschmelzen voll zum Einsatz. Aber auch für die Herstellung von Kleinserien ist das 3D Druckverfahren eine echte Alternative zu den herkömmlichen Schweiß-, Fräs- oder Gussverfahren. Auch bei Bauteilen, denen eine sehr komplexe oder leichte Konstruktion zugrunde liegt, kommt das Verfahren immer häufiger zum Einsatz. Das meiste Potenzial befindet sich jedoch in der Entwicklung neuer Bauteile mit Funktionsintegrationen und im Bereich Kühlung und Erwärmung.

ANWENDUNGSBEREICHE AUF EINEN BLICK:

  • Prototypenbau
  • Komplexe fluid- oder gasführende Bauteile im Maschinenbau
  • Bauteilintegration
  • Einzelteile und kleine bis mittelgroße Serien
  • Halbleitertechnik

Werkstoffe

Welche Metalle können mit der 3D-Drucktechnologie verarbeitet werden und worin unterscheiden sie sich? Nachfolgend stellen wir Ihnen unsere gängigsten Metallwerkstoffe einmal genauer vor. Nicht zuletzt durch unsere enge Zusammenarbeit mit der Firma EOS, sichern wir Ihnen eine hohe Materialkompetenz und qualitätsgeprüfte Werkstoffe zu!

Aluminium

Metall-Pulverwerkstoff:
EOS Aluminium AlSi10Mg

Optimale Einsatzgebiete:
Für Motorsport, Maschinenbau sowie Luft- und Raumfahrt

Besondere Eigenschaften und Vorteile:

  • ideal für dünnwandige und komplexe Gussteile, da es über gute gießtechnologische Eigenschaften verfügt
  • findet Einsatz auch bei hochbelasteten Bauteilen, da gute Festigkeit und Härte, sowie hohe dynamische Belastbarkeit
  • optimal für alle Anwendungen, die eine Kombination aus guten thermischen Eigenschaften und niedrigem Gewicht erfordern
  • fertige Bauteile können maschinell bearbeitet, draht- und senkerodiert, geschweißt, mikro-gestrahlt, poliert und beschichtet werden

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LIGHTWAY

Hochleistungsstahl

Metall-Pulverwerkstoff:
EOS MaragingSteel MS1

Optimale Einsatzgebiete:
Für Werkzeug- und Maschinenbau

Besondere Eigenschaften und Vorteile:

  • sehr gute mechanische Eigenschaften, sowie eine einfache thermische Nachbehandlung, die ausgezeichnete Festigkeit und Härte erzeugt
  • Bauteile sind nach dem Bauprozess leicht maschinell zu bearbeiten, und können auf einfache Weise auf über 50 HRC Härte nachgehärtet werden
  • sowohl im gebauten wie auch im nachgehärteten Zustand können die Bauteile maschinell bearbeitet, draht- und senkerodiert, geschweißt, mikro-gestrahlt, poliert und beschichtet werden

Nickel-Legierung

Metall-Pulverwerkstoff:
EOS NickelAlloy IN718

Optimale Einsatzgebiete:
Für Industrie, sowie Luft- und Raumfahrt

Besondere Eigenschaften und Vorteile:

  • zeichnet sich aus durch gute Alterungsbeständigkeit, Zug-, Warm- und Bruchfestigkeit, bei Temperaturen bis zu 700 °C
  • sehr korrosionsbeständig in unterschiedlichen korrosiven Umgebungen
  • ideal für viele Hochtemperaturanwendungen, wie Teile von Gasturbinen, Mess-, Energie- und Prozesstechnik usw.
  • sehr gute Eigenschaften und Möglichkeiten für kältetechnische Anwendungen.

Edelstahl

Metall-Pulverwerkstoff:
EOS StainlessSteel GP1

Optimale Einsatzgebiete:
Für Maschinenbau und Medizintechnik

Besondere Eigenschaften und Vorteile:

  • zeichnet sich durch gute mechanische Eigenschaften und besonders durch eine hervorragende Duktilität ohne weitere Nachbehandlung aus
  • findet weite Verbreitung bei Industrieanwendungen
  • dieser Werkstoff ist ideal für viele Teilebau-Anwendungen wie Funktionsteile, Kleinserien, Unikate oder Ersatzteile

Titanium

Metall-Pulverwerkstoff:
EOS Titanium Ti64 – Ti6Al4V

Optimale Einsatzgebiete:
Leichtmetall für Luft- und Raumfahrt, Motorsport und Biomedizinische Anwendungen

Besondere Eigenschaften und Vorteile:

  • ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, hohe Korrosionsbeständigkeit sowie durch ein niedriges spezifisches Gewicht und Biokompatibilität aus
  • dieser Werkstoff ist ideal für viele anspruchsvolle Anwendungen
  • Bauteile aus EOS Titan Ti64-Pulver können im gebauten oder im wärmebehandelten Zustand maschinell sowie mit Microstrahlen weiter bearbeitet und poliert werde

Hoch abrasionsbeständiger Edelstahl

Metall-Pulverwerkstoff:
EOS StainlessSteel 17-4PH

Optimale Einsatzgebiete:
Medizintechnik, Maschinen und Anlagenbau

Besondere Eigenschaften und Vorteile:

  • besitzt eine außerordentlich hohe Beständigkeit gegenüber Korrosion, Abrieb und Verschleiß
  • der eisenbasierte Werkstoff eignet sich hervorragend für die Herstellung medizinscher Geräte (z.B. Operationswerkzeug, orthopädische Instrumente)
  • die Bauteile aus EOS StainlessSteel 17-4PH entsprechen in ihrer chemischen Zusammensetzung der Norm ASTM F899 – 12b (Standard Specification for Wrought Stainless Steels for Surgical Instruments) und können maschinell nachbearbeitet werden

LIGHTWAY GmbH & Co. KG
Im Schülert 3b
56651 Niederzissen
Tel.: +49 2636 964980
E-Mail: info@lightway-3d.de

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