Pulverbett Schmelzen

​2.​Pulverbett Schmelzen

​Bei diesem Verfahrenstyp haben alle Druckverfahren die Gemeinsamkeit, dass der zu verarbeitende Werkstoff in Pulverform vorhanden ist. Dieses Pulver befindet sich im Bauraum des 3D-Druckers, der aus einer Art Wanne besteht. Das Materialpulver wird mittels eines Laserstrahls entlang der Konturen erhitzt und dadurch verflüssigt, damit es sich mit dem darunter liegenden Material verbinden kann. Sind die Konturen vollständig vom Laser abgefahren, sinkt die Wanne ab und die nächste Pulverschicht wird aufgetragen. Das nicht gebundene Pulver dient oftmals als Stützstruktur, muss jedoch nach jedem Druck mit entfernt werden. Dieser sogenannte Pulverblock bzw. Pulverkuchen kann je nach Materialsorte und Qualitätsansprüchen für den nächsten 3D-Druck wieder mitverwendet werden.

​SLM
​Selective Laser Melting

Bildquelle: ​www.werkzeugweber.de

Werkstoffe:  

​Kohlenstoffstähle, rostfreier Stahl, CoCr-Legierung, Titan, Aluminium, Bronze


​Materialform:​

Pulver


Anwendungbeispiele:

​Prototypen, Architekturmodelle, Funktionsmodelle, Werkzeugbau, Maschinenbauelemente, Ersatzteile, Gießmodelle, Betriebsmittel, Medizin, Luft-Raumfahrt


Verfügbarkeit:

​Industrie


Beschreibung:

Das Laserstrahlschmelzen ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem Bauteile schichtweise direkt aus einem pulverförmigen Werkstoff hergestellt werden. Der Laser schmilzt den Werkstoff wodurch an Ort und Stelle ein Schmelzbad entsteht, welches wiederum nach dem Erstarren zu einem völlig dichten Werkstück führt. Der Bauraum des 3D-Druckers wird knapp unter die Schmelztemperatur erhitzt. Um eine Oxidation des zu verwendeten Materials zu verhindern, muss der Arbeitsraum mit einem Schutzgas gefüllt sein.


​Mögliche Arbeitsschritte:

​1.Datenverabeitung

  • ​​Fertigungsparmeter festlegen
  • ​Werkstück ausrichten
  • ​Werkstück slicen

​2.Fertigung

  • Pulverauftrag mittels Laserschmelzen

3.​Nacharbeit

  • Werkstück auskühlen lassen
  • ​Absaugen des Pulvers
  • Pulver ​recyclen
  • ​Diverse Nacharbeiten möglich (Schleifen​, Fräsen, Lackieren, etc.)

Besonderheiten:

  • ​Werkstücke besitzen eine hohe Festigkeit
  • ​Qualitative hochwertige Drucke
  • ​Hohe Druckgeschwindigkeit
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    ​Hohe Maßhaltigkeit der Werkstücke
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    ​Werkstücke sind Hitzebeständig

​Hersteller:


​SLS
​​Selektives Lasersintern

​Bildquelle: http://www.protec3d.de/

Werkstoffe:  

​​Nylon, Elastomere, ​Thermoplaste


​Materialform:​

Pulver


Anwendungbeispiele: ​​

Prototypen, Architekturmodelle, Funktionsmodelle, Werkzeugbau, Ersatzteile


Verfügbarkeit:

Industrie


Beschreibung:

Das SLS für Kunststoffe hat mit dem Sintern, wie man es kennt, nicht viel zu tun. Das Kunststoffpulver wird durch den Laser durchaus komplett aufgeschmolzen. Durch die Schichtung ergibt sich eine Richtungsabhängigkeit(Anisotropie), da die Zugfestigkeit und Reißdehnung in Z-Richtung niedriger als in X- und Y-.


​Mögliche Arbeitsschritte:

​1.Datenverabeitung

  • ​​Fertigungsparmeter festlegen
  • ​Werkstück ausrichten
  • ​Werkstück slicen

​2.Fertigung

  • Pulverauftrag mittels Laserschmelzen

3.​Nacharbeit

  • Werkstück auskühlen lassen
  • ​Absaugen des Pulvers
  • Pulver ​recyclen
  • ​Diverse Nacharbeiten möglich (Schleifen​, Fräsen, Lackieren, etc.)

Besonderheiten:

  • ​Hohe Präzision
  • ​Hinterschnitte möglich
  • ​Verschiedenste Materialien
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    ​Große Geometrievielfalt
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    ​Hohe Belastbarkeit des Druckes

​Hersteller:


​EBM
​Electron Beam Melting

Werkstoffe:  

​​TiAl (Titanaluminide), CoCr(Cobalt-Chrom Legierung), Titan Grade 2


​Materialform:​

Pulver


Anwendungbeispiele: ​​

Hochdichte Metallobjekte, medizinische Implantate, kompakte Bauteile, Kleinserien, Prototypen, Hilfsschablonen


Verfügbarkeit:

​Industrie


Beschreibung:

Beim Elektronenstrahlschmelzen wird das pulverförmige Metall mittels eines Elektronenstrahls in einer Vakuumkammer miteinander verschmolzen. Diese Kammer verhindert einen Einschluss von Sauerstoff in dem Objekt, was die Verarbeitung von Metallen mit einem hohen Schmelzpunkt (z.B. Titan) ermöglicht. Der Elektronenstrahl wird über magnetische Felder gesteuert um ihn schnell und präzise zu steuern. Dieses Druckverfahren benötigt Stützstrukturen, um die Teile und Überhänge auf der Bauplattform zu verankern. Diese Stützstrukturen helfen dabei, die Wärme vom Schmelzpunkt abzuleiten, wodurch Verformungen und enorme Hitzebelastungen verhindert werden können.


​Mögliche Arbeitsschritte:

​1.Datenverabeitung

  • ​​Fertigungsparmeter festlegen
  • ​Werkstück ausrichten
  • ​Werkstück slicen

​2.Fertigung

  • Pulverauftrag mittels Elektronenstrahl

3.​Nacharbeit

  • Werkstück auskühlen lassen
  • ​Absaugen des Pulvers
  • Pulver ​recyclen
  • ​Diverse Nacharbeiten möglich (Schleifen​, Fräsen, Lackieren, etc.)

Besonderheiten:

  • ​Geringe Materialverspannungen
  • ​Sehr hohe Festigkeit
  • ​Hoch komplexe Geometrien möglich
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    ​Korrosionsfreie Materialien

​Hersteller:


​SMS
​Selektives Maskensintern

Bildquelle:​​ www.ghi.rwth-aachen.de

Werkstoffe:  

​​Thermoplastische Kunststoffe, kunststoffbeschichtete Materialien


​Materialform:​

Pulver


Anwendungbeispiele:​

Funktionsprototypen, Werkzeuge


Verfügbarkeit:

​Industrie


Beschreibung:

​Beim Selektiven Maskensintern wird das Pulver mittels Infrarotlichtquelle miteinander verschmolzen. Da die Infrarotlichtquelle den ganzen Bauraum von oben ausstrahlt, benötigt man bei diesem Druckverfahren eine Bauteilmaske. Diese schützt das lose Pulver vor der Belichtung an ungewollten Stellen. Durch die gesamtheitliche Belichtung können Produktionsdauer und Spannungen im Werkstück reduziert werden.


​Mögliche Arbeitsschritte:

​1.Datenverabeitung

  • ​​Fertigungsparmeter festlegen
  • Bauteilmaske ausrichten
  • ​Werkstück ausrichten
  • ​Werkstück slicen

​2.Fertigung

  • Aushärten der Kontur mittels Infrarotstrahl

3.​Nacharbeit

  • Werkstück auskühlen lassen
  • ​Absaugen des Pulvers
  • Pulver ​recyclen
  • ​Diverse Nacharbeiten möglich (Schleifen​, Fräsen, Lackieren, etc.)

Besonderheiten:

  • ​Schnelle Produktionszeit
  • ​Wenig Spannung im Werkstück
  • ​Filigrane Konturen möglich
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    ​Benötigt eine Maske

​Hersteller:

Noch keine Hersteller gefunden.


​​HSS
​High Speed Sintering


Bildquelle: ​​www.voxeljet.com

Werkstoffe:  

​​Thermoplaste


​Materialform:​

​Granulat


Anwendungbeispiele:

​​funktionale Prototypen, Endverbraucherteile, Kleinserien, Klammern, Schuhsohlen, Schnallen


Verfügbarkeit:

Industrie


Beschreibung:

Das High-Speed Sintering wurde von Voxeljet entwickelt. Auf deren Webseite findet man eine leicht verständliche Beschreibung dieses Verfahrens, welche ich 1 zu 1 übernehmen werde.

Voxeljet beschreibt sein 3D-Druckverfahren wie folgt:

„Beim HSS Verfahren wird eine dünne Schicht aus Kunststoffgranulat, wie beispielweise PA12 oder TPU, auf eine beheizte Bauplattform aufgetragen. Folgend fährt ein Tintenstrahldruckkopf großflächig über die Plattform und benetzt die Bereiche des Baufelds mit Infrarotlicht absorbierender Tinte, an denen der Prototyp entstehen soll. Anschließend wird die Bauplattform mit Infrarot-Licht bestrahlt. Die benetzten Bereiche absorbieren die Hitze wodurch die darunterliegende Pulverschicht versintert. Das unbedruckte Pulver bleibt jedoch lose. Nach dem Sintern senkt sich die Bauplattform um eine Schichtstärke ab. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis der Aufbau eines Bauteiles abgeschlossen ist. Anschließend werden die gesinterten Teile im Bauraum kontrolliert abgekühlt, bevor sie entnommen und entpackt werden können.“


​Mögliche Arbeitsschritte:

​1.Datenverabeitung

  • ​​Fertigungsparmeter festlegen
  • ​Werkstück ausrichten
  • ​Werkstück slicen

​2.Fertigung

  • ​Aushärten der Kontur mittels Infrarotstrahl

3.​Nacharbeit

  • Werkstück auskühlen lassen
  • ​Absaugen des Pulvers
  • Pulver ​recyclen
  • ​Diverse Nacharbeiten möglich (Schleifen​, Fräsen, Lackieren, etc.)

Besonderheiten:

  • ​Herstellen von feinen und dünnwandigen Strukturen
  • ​Qualitative hochwertige Drucke
  • ​Hohe Genauigkeit
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    ​Sehr gute Kantenschärfe

​Hersteller:


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