Innovative Technologien für den Metall-3D-Druck SLM und DMLS. Was sind ihre Vor- und Nachteile?

DMLS (Direct Metal Laser Sintering ) – wurde 1995 als eingetragene Bezeichnung von EOS eingeführt, einem Unternehmen, das auch heute zu den führenden Herstellern von Maschinen für die additive Fertigung aus Metall zählt.

SLM (Selective Laser Melting ) – eingetragene Bezeichnung des Unternehmens SLM, das ebenfalls zu den führenden Herstellern von Maschinen für die additive Fertigung aus Metall zählt.

Vorteile

1. Geometrische Komplexität:

• SLM und DMLS ermöglichen die Herstellung komplexer Strukturen, die mit konventionellen Verfahren unwirtschaftlich oder nicht realisierbar wären. Dieser Aspekt ist besonders bei der Herstellung topologieoptimierter Bauteile nützlich, die die Materialkosten minimieren und gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften erhalten oder verbessern.

2. Materialvielfalt:

• Die Vielfalt der Materialien, die mit diesen Technologien verwendet werden können, ist einer ihrer größten Vorteile. Zu den gängigen Materialien gehören rostfreier Stahl, Aluminium, Titan, Kobalt-Chrom, Nickellegierungen wie Inconel und viele weitere. Dies ermöglicht die Herstellung von Bauteilen für verschiedene Anwendungen, von medizinischen Implantaten bis hin zu Hochtemperaturkomponenten für die Luftfahrt.

3. Gewichtsreduzierung:

• Die Optimierung des Designs mittels SLM und DMLS kann zu einer erheblichen Gewichtsreduzierung der Bauteile führen. Dies ist in Bereichen wie der Luftfahrt und der Automobilindustrie wichtig, in denen jede Gewichtsreduzierung für die Kraftstoffeffizienz und die Leistung entscheidend ist.

4. Nachbearbeitung

• Möglichkeit der spanenden Bearbeitung und der Wärmebehandlung wie Anlassen und Härten, ähnlich wie bei konventionellen Werkstoffen.

Nachteile

1. Genauigkeit

• Ein gemeinsamer Nachteil dieser (und auch anderer additiver) Technologien sind die relativ geringen Genauigkeiten (üblicherweise ± 0,3 mm) und die höheren Oberflächenrauheiten (standardmäßig ab Ra = 6,3 μm), was ihre Einsatzmöglichkeiten einschränkt. Dies lässt sich jedoch durch eine zusätzliche konventionelle Bearbeitung kritischer Maße oder durch den Einsatz der Bauteile in Anwendungen lösen, bei denen keine hohen Genauigkeiten erforderlich sind.

2. Lieferzeit

• Ein weiterer Nachteil ist die relativ geringe Produktivität, die mit dem langsamen Prozess des Sinterns der Querschnitte und des Auftragens dünner Pulverschichten sowie mit dem Aufheiz- und Abkühlzyklus des jeweiligen Druckauftrags zusammenhängt. Daher werden diese Technologien derzeit vor allem in der Einzelfertigung oder in Kleinserien eingesetzt.

3. Preis

• Der höhere Preis für massive Bauteile ist nicht zuletzt einer der Hauptnachteile. Dies hängt auch mit dem hohen Preis des feinen Metallpulvers zusammen, das durch Verdüsung hergestellt wird, einem kostenintensiven Prozess. Daher eignet sich dieses Herstellungsverfahren üblicherweise für Bauteile mit geringerem Volumen, die bereits auf ein möglichst kleines Volumen optimiert sind, beispielsweise durch Topologieoptimierung oder generatives Design.

Wir bei STEPANEK3D empfehlen die folgende Orientierungshilfe, die bei der Beurteilung der Eignung der SLM- / DMLS-Technologie hilft. Üblicherweise ist die Fertigung mit diesen Technologien rentabel, wenn mindestens eine, idealerweise alle 3 der folgenden Bedingungen erfüllt sind:

1. Wenn die größte Abmessung des Bauteils idealerweise kleiner als 250 mm ist (auch wenn wir bis zu einer maximalen Abmessung von 390 mm drucken können, ist dies üblicherweise nicht rentabel),

2. Wenn die Formkomplexität möglichst hoch ist (wenn das Verhältnis des Spanabtrags zum Rohteil groß ist oder das Bauteil mit herkömmlichen Verfahren nicht herstellbar ist),

3. Wenn es sich um geringere Stückzahlen handelt (einzelne bis einige Dutzend Stück, manchmal auch einige Hundert Stück, wenn die Bauteile eine hohe Wertschöpfung aufweisen, für dieses Herstellungsverfahren optimiert sind und herkömmliche Verfahren nicht möglich oder ineffizient sind). Für höhere Stückzahlen empfehlen wir die Binder-Jetting-Technologie.

Arten von Metallpulver

1. Rostfreier Stahl: Wird aufgrund seiner Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit eingesetzt.

2. Titanlegierungen: Hohe Festigkeit bei geringem Gewicht, ideal für die Luftfahrt und die Medizin.

3. Aluminiumlegierungen: Leicht und fest, werden häufig in der Automobilindustrie eingesetzt.

4. Nickellegierungen (z. B. Inconel): Beständig gegen hohe Temperaturen und Korrosion, werden üblicherweise in der Energietechnik und der Luftfahrt eingesetzt.

5. Kobalt-Chrom-Legierungen: Hohe Beständigkeit und Festigkeit, werden häufig in der Medizin eingesetzt.

Weitere Informationen im Bereich Materialien. Die Technologien SLM und DMLS stellen eine Revolution in der Herstellung von Metallbauteilen dar und ermöglichen die Fertigung sehr komplexer, detaillierter und mechanisch fester Komponenten für ein breites Spektrum von Industriezweigen. Die Auswahl der richtigen Maschine und des richtigen Materials ist entscheidend, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Daher ist es wichtig, die Unterschiede zwischen SLM und DMLS sowie die Möglichkeiten zu verstehen, die diese Technologien bieten. Weitere Informationen zum Metall-3D-Druck und seinen Möglichkeiten finden Sie auch auf der folgenden Seite Metall-3D-Druck.