Laser- und Computertechnologie sowie Maschinenbautechnologie haben seit den 1990er Jahren stetig an Bedeutung gewonnen. Dabei ist auch der 3D-Druck, auch bekannt als additive Fertigung, entstanden. Es gibt viele verschiedene Technologien im Bereich des 3D-Drucks, wobei der Metall-3D-Druck die meiste Aufmerksamkeit in der Branche auf sich zieht. Allerdings lässt sich der Metall-3D-Druck weiter unterteilen. In diesem Artikel werden wir uns mit zwei Metall-Laser-3D-Drucktechnologien, DMLS und SLM, befassen.
Teil 1: Eine kurze Einführung in den 3D-Druck, DMLS und SLM
Während beim Drucken eines Dokuments lediglich Text oder 2D-Bilder auf Papier entstehen, ermöglicht der 3D-Druck das Drucken von dreidimensionalen Objekten, indem Material schichtweise entsprechend des 3D-Designs hinzugefügt wird. Beim Drucken von 2D-Dokumenten wird Kohlepulver als Druckmaterial verwendet. Beim 3D-Druck hingegen kommen verschiedene Materialien wie Flüssigkeiten, Kunststoffe und Metall zum Einsatz. Nehmen wir als Beispiel den Metall-3D-Druck: Hierbei wird Metallpulver verwendet, um 3D-Objekte herzustellen.
Die Direkte Metall-Laser-Sintern-Technologie (DMLS) und das Selektive Laser-Schmelzen (SLM) sind Verfahren des Metall-3D-Drucks. Genauer gesagt nutzen sowohl DMLS als auch SLM Laserenergie, um Metallpulver schnell zusammenzufügen. Durch die hohe Energiedichte des Laserlichts können Metallteile direkt hergestellt werden, was als schwierig galt. DMLS und SLM können komplexe Strukturteile aus unterschiedlichen Materialien wie Titanlegierungen, Superlegierungen, eisenbasierten Legierungen, Aluminiumlegierungen, keramischen Legierungen und Gradientenmaterialien herstellen. Diese Technologien finden Anwendung in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Medizintechnik.
Teil 2: Was ist DMLS-Technologie?
DMLS, auch bekannt als Direktes Metall-Laser-Sintern, ist eine Art des Metall-3D-Drucks, bei dem hochenergetisches Laserlicht verwendet wird, um das Metallpulver direkt zu schmelzen und die geschmolzenen Materialien schichtweise zu verfestigen, um Teile mit hoher Dichte herzustellen.
Es gibt zwei Möglichkeiten, das Metallpulver beim DMLS-Druck aufzubringen: koaxiale Pulverzufuhr und Walzenpulverzufuhr. Die koaxiale Pulverzufuhrtechnologie eignet sich für die Herstellung von Objekten mit einer Schichtdicke von mehr als 1 mm und großen Metallteilen. Die Walzenpulverzufuhr hingegen eignet sich für die Herstellung kleiner Teile. Allerdings neigen DMLS-gefertigte Teile dazu, während des Herstellungsprozesses zu spheroidisieren und sich thermisch zu verformen. Die Spheroidisierung ist ein Verformungsprozess der Grenzflächenspannung zwischen dem flüssigen Metall und dem umgebenden halbfesten Teil, bei dem sich die Form der Oberfläche des flüssigen Metalls in eine kugelförmige Oberfläche ändert. Die Sphäroidisierung verhindert, dass das Metallpulver nach dem Schmelzen zu einer kontinuierlichen und glatten Schmelzpfütze erstarrt. Dadurch entstehen lockere und poröse Teile, die zu Druckfehlern führen.
Um das Problem der Sphäroidisierung zu lösen, können für DMLS-Teile mehrkomponentige Metallpulver mit unterschiedlichen Schmelzpunkten verwendet werden. Eine Lösung mit mehrkomponentigem Metallpulver besteht in der Regel aus hochschmelzendem Metall, niedrigschmelzendem Metall und einigen additiven Elementen.
Teil 3: SLM 3D-Druckservice
SLM, Selektives Laser-Schmelzen, ist ebenfalls eine Art der schnellen Prototypenherstellung mit Metallpulver, bei der Metallteile nahezu vollständig verdichtet hergestellt werden können. Konkret handelt es sich beim SLM-3D-Druck um eine Technologie, bei der Metallpulver unter der Hitze des hochenergetischen Laserlichts vollständig geschmolzen und dann schichtweise abgekühlt und verfestigt werden. Damit das Metallpulver vollständig geschmolzen werden kann, muss die Laserenergiedichte mehr als 106 W/Cm2 betragen. Das Formprinzip der SLM-Technologie besteht darin, eine Schicht Metallpulver mit einem Rakel auf das Druckbett aufzutragen und dann das Pulver unter Verwendung von Laserlicht nach bestimmten Koordinaten schnell zu schmelzen, sodass die erste Schicht fertig ist. Anschließend wird das Druckbett auf die gleiche Höhe wie die vorherige Schichtabscheiddicke abgesenkt, während eine neue Schicht Pulver für die Laserabtastung erneut aufgetragen wird. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis das gesamte Bauteil entsteht. Weitere Informationen zum SLM-3D-Druck finden Sie hier: Einführung in den SLM 3D-Druckservice.
Teil 4: Vergleich
Nachdem wir den Prozess von DMLS und SLM kennengelernt haben, ist es nicht schwer festzustellen, dass beide Technologien Laserlicht verwenden, um Metallpulver zu verschmelzen und zu schmelzen, wobei die Prozesse ähnlich sind. Werfen wir einen Blick auf die Unterschiede zwischen DMLS und SLM:
- Der Prozess des Erhitzens des Metallpulvers unterscheidet sich. Beim SLM wird das Metallpulver vollständig geschmolzen, während beim DMLS nicht das gesamte Metallpulver geschmolzen wird.
- Die Materialflexibilität bei DMLS ist besser als bei SLM. SLM verwendet im Allgemeinen einzelnes Metallpulver für den Druck, während DMLS eine Kombination verschiedener Metallpulver verwenden kann, um die mechanischen Eigenschaften des Metallteils sicherzustellen.
- Der Prozess des Aufbringens des Metallpulvers während des Drucks kann unterschiedlich sein. Wie oben erwähnt, gibt es beim DMLS zwei Möglichkeiten der Pulverzufuhr, während das SLM nur eine Wahlmöglichkeit hat.
- Die mechanischen Eigenschaften von SLM-Teilen sind besser als die von DMLS-Teilen. Da SLM das Material schichtweise vollständig schmilzt und verfestigt, können Teile mit nahezu voller Dichte hergestellt werden.
- Die Oberflächenbeschaffenheit von SLM-Teilen ist glatter als bei DMLS-Teilen.
Teil 5: SLM-Druckservice bei Wenext
Der neueste 3D-Druckservice bei Wenext ist der SLM-Druck, der im März dieses Jahres eingeführt wurde. Mit umfangreicher Erfahrung im Bereich 3D-Druckservices wie SLA, SLS und MJF bietet Wenext auch zuverlässige Dienstleistungen im Bereich SLM-Druck an. Von der Bestellung über die Fertigung, die Nachbearbeitung, die Lieferung bis hin zum Kundenservice nach dem Verkauf bietet Wenext hohe Effizienz und Transparenz für unsere Kunden. Wir streben danach, unsere Kunden rund um die Uhr zu unterstützen. Darüber hinaus bietet Wenext mit hoher Inhouse-Produktionskapazität, selbst entwickeltem Supply-Chain-Management und einem sofortigen Kalkulationstool Online-3D-Druck so einfach wie Online-Shopping an. Wichtig ist, dass wir unseren Kunden bei der Überprüfung der STL-Dateien für das SLM-3D-Modell helfen, um einen erfolgreichen Druck zu gewährleisten. Wenext möchte unsere Kunden weltweit auf vielseitige und effiziente Weise bedienen.
Fühlen Sie sich frei, unser Website zu besuchen und unsere Sofortkalkulation auszuprobieren oder uns unter hello@wenext.com zu kontaktieren, wenn Sie interessiert sind.
