Selektives Lasersintern (Kunststoff)

Das Verfahren

Selektives Lasersintern (SLS) ist ein 3D-Druck-Verfahren, das Laserstrahlung als Energiequelle verwendet, um 3D-Objekte aus Kunststoff herzustellen. Im ersten Schritt des Bauprozesses wird über eine Rakel, eine Kombination mehrerer Rakeln oder eine Rolle eine dünne Schicht Pulver auf der Bauplattform aufgetragen. Die Schichtdicken liegen je nach Auflösung und Anlage zwischen 0,05 mm und 0,15 mm. Nach dem gleichmäßigen Auftrag des Pulvers wird der Bauraum bis knapp unter den Schmelzbereich des jeweiligen Kunststoffs erwärmt und lokal an den Stellen, an denen das Bauteil entstehen soll, von einem Laser aufgeschmolzen. Anschließend senkt sich die Bauplattform um eine Schichtdicke ab und der Prozess beginnt von vorn. Der Ablauf wiederholt sich, bis die letzte Schicht des 3D-Modells gedruckt wurde.

Vorteile

  • Funktionsprodukte aus verschiedenen technischen Kunststoffen (PA12, PA11, PA6, TPU, PEEK)
  • Größtmögliche konstruktive Freiheit – keine Stützstrukturen oder -Materialien notwendig
  • Bauteile bieten hohe mechanische Belastbarkeit und Temperaturbeständigkeit
  • Eigenschaften der Werkstücke liegen nah am spritzgegossenen Teil
  • Keine mechanische Alterung der Bauteile
  • Lebensmittelechtheit des Materials
  • Gute Nacharbeitsmöglichkeiten
  • Bauteile gut lackier- und färbbar

Materialien

Polyamidische-Kunststoffe (PA) zeichnen sich als langzeitstabile und mechanisch belastbare Werkstoffe aus. Sie weisen zudem eine hohe Beständigkeit gegen viele Chemikalien auf. Diese Kunststoffe sind in nahezu allen Farben erhältlich. Wir stellen auf Wunsch mediendichte Objekte her. Zusätzlich zu ungefüllten Kunststoffen nutzt PROTIQ auch gefüllte, weiche und hoch temperaturstabile Kunststoffe.

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PA11 (PA1101)

Eigenschaften

Verwendung: Objekte aus PA 1101 auf Basis von Polyamid 11 verfügen über eine sehr hohe Flexibilität sowie Chemikalienbeständigkeit. Das Material wird für thermisch und mechanisch belastbare Funktionsprototypen verwendet.

Verfahren: Lasersintern

Farbe weiß
Preis
2/10
Genauigkeit
4/10
Stabilität
4/10
Flexibilität
8/10
Oberfläche
6/10
Haptik rau, leicht

PA12 (PA2200)

Eigenschaften

Verwendung: PA12 (PA2200) ist ein Pulver auf Basis von Polyamid 12. Bauteile aus diesem Material weisen meist eine etwas raue Oberfläche auf. PA12 wird häufig für voll funktionsfähige Bauteile sowie als Ersatzwerkstoff für entsprechende Spritzgießwerkstoffe eingesetzt.

Verfahren: Lasersintern

Farbe weiß
Preis
2/10
Genauigkeit
6/10
Stabilität
4/10
Flexibilität
7/10
Oberfläche
6/10
Haptik rau, leicht

PA12 – glaskugelgefüllt (PA 12 GF)

Eigenschaften

Verwendung: PA 12 GF ist ein glaskugelgefülltes Pulver auf Basis von Polyamid 12 und wird für Produkte verwendet, bei denen Steifigkeit, Temperaturbeständigkeit und geringer Verschleiß von hoher Bedeutung sind.

Verfahren: Lasersintern

Farbe beige/gräulich
Preis
2/10
Genauigkeit
4/10
Stabilität
5/10
Flexibilität
8/10
Oberfläche
6/10
Haptik rau, sandig, matt, leicht

PA 12 grau

Eigenschaften

Verwendung: PA 12 Grey ist ein pigmentgefülltes Polyamidpulver, das von Oceanz für die Herstellung von lasergesinterten Teilen entwickelt wurde, die durchgehend grau sind.

Typische Anwendungen für das Material sind voll funktionsfähige Teile in Konstruktionsqualität bei hohen mechanischen oder thermischen Belastungen. Das graue Erscheinungsbild sieht in technischen Bereichen oft besser aus als weiße Teile. Da diese Farbe durchgehend ist, beeinträchtigen Kratzer oder nachfolgende Löcher das Erscheinungsbild nicht. Auch sind die Teile weniger anfällig für Verschmutzungen, da die Verschmutzung auf dem grauen Hintergrund weniger auffällig ist.


Verfahren: Lasersintern

Farbe grau
Preis
2/10
Genauigkeit
4/10
Stabilität
3/10
Flexibilität
7/10
Oberfläche
6/10
Haptik rau, leicht

PA12 – naturfarben (PrimePart PLUS 2221)

Eigenschaften

Verwendung: Objekte aus PrimePart PLUS PA 2221 auf Basis von Polyamid 12 haben meist eine etwas raue Oberfläche. Das Material wird häufig für voll funktionsfähige Bauteile sowie als Ersatzwerkstoff für entsprechende Spritzgießwerkstoffe eingesetzt.

Verfahren: Lasersintern

Farbe Natur
Preis
2/10
Genauigkeit
4/10
Stabilität
4/10
Flexibilität
7/10
Oberfläche
6/10
Haptik rau, leicht

PA12 – aluminiumgefüllt (Alumide)

Eigenschaften

Verwendung: Alumide ist ein aluminiumgefülltes Pulver auf Basis von Polyamid 12 mit einem metallischen Erscheinungsbild, Objekte aus Alumide verfügen über eine hohe Steifigkeit. Das Material wird für Funktionsprototypen in metallischer Optik verwendet.

Verfahren: Lasersintern

Farbe grau/silber
Preis
2/10
Genauigkeit
3/10
Stabilität
4/10
Flexibilität
5/10
Oberfläche
5/10
Haptik rau, sandig, leicht

PA 12 - flammgeschützt halogenfrei (PA 2210 FR)

Eigenschaften

Verwendung: PA 2210 FR auf Basis von Polyamid 12 beinhaltet ein halogenfreies, chemisches Flammschutzmittel und wird häufig zur Herstellung von isolierenden Applikationen eingesetzt.

Verfahren: Lasersintern

Besonderheiten: Halogenfrei

Farbe naturweiß
Preis
5/10
Genauigkeit
4/10
Stabilität
4/10
Flexibilität
7/10
Oberfläche
6/10
Haptik rau, fein strukturiert, leicht

PA12 – flammgeschützt (PA2241 FR)

Eigenschaften

Verwendung: PA 2241 FR auf Basis von Polyamid 12 beinhaltet ein chemisches Flammschutzmittel und wird häufig zur Herstellung von isolierenden Applikationen eingesetzt.

Verfahren: Lasersintern

Farbe naturweiß
Preis
2/10
Genauigkeit
4/10
Stabilität
4/10
Flexibilität
7/10
Oberfläche
6/10
Haptik rau, fein strukturiert, leicht

TPU (TPU-90)

Eigenschaften

Verwendung: TPU-90 ist ein thermoplastischer Werkstoff, der bei flexiblen Produkten und Teilen Anwendung findet. Es eignet sich dabei besonders für Dichtungen.

Verfahren: Lasersintern

Farbe Natur
Preis
2/10
Genauigkeit
2/10
Stabilität
2/10
Flexibilität
10/10
Oberfläche
5/10
Haptik rau, grob strukturiert, schmirgelig, leicht

PEEK (PEEK HP3)

Eigenschaften

Verwendung: PEEK HP3 ist ein Hochleistungspolymer, das sich sowohl durch eine sehr hohe Temperatur als auch Verschleiß- und Chemikalienbeständigkeit auszeichnet. Durch die herausragenden Eigenschaften findet es Anwendung als Metallersatz in der Medizin, Luft- und Raumfahrt sowie der Automobil- und Rennsportbranche.

Verfahren: Lasersintern

Farbe beige/bräunlich
Preis
10/10
Genauigkeit
4/10
Stabilität
6/10
Flexibilität
7/10
Oberfläche
6/10
Haptik leicht rau, hölzern

PA6x

Verwendung: PA6X ist ein Pulver auf Basis von Polyamid 6.13.  PA6x wird häufig für Funktionsbauteile bei höherer Temperatur und mechanischer Belastung eingesetzt. Im Vergleich zum Standardmaterial PA2200 zeichnet sich das Material PA6x durch eine hohe Bruchdehnung von 30% bei gleichzeitig höherer Zugfestigkeit von 58 MPa aus. Auch das E-Modul von 2300 MPa liegt deutlich über dem E-Modul von PA12 (1650 MPa).
Farbe naturweiß
Preis
5/10
Genauigkeit
5/10
Stabilität
6/10
Flexibilität
8/10
Oberfläche
6/10
Haptik rau, leicht

Polypropylen (PP)

Eigenschaften

Verwendung: Polypropylen (PP) ist ein Standardkunststoff, der für die Herstellung vieler Alltagsgegenstände verwendet wird. Aufgrund seiner äußerst langen Haltbarkeit und der hervorragenden chemischen Beständigkeit wird PP bevorzugt für die Fertigung von Formteilen für Fahrzeugkarosserien und -innenräume verwendet. Auch Verpackungen aller Art, medizinische Geräte oder Haushaltsgegenstände werden aus dem Thermoplast produziert

Verfahren: Lasersintern

Farbe transluzent
Preis
3/10
Genauigkeit
5/10
Stabilität
6/10
Flexibilität
5/10
Oberfläche
6/10
Haptik rau, leicht

Selektives Lasersintern in der Anwendung

Das Ergebnis des Lasersinterns sind dreidimensionale Objekte in nahezu jeder denkbaren Form, die sich durch hohe mechanische Belastbarkeit und Beständigkeit gegen Chemikalien auszeichnen. Mit diesen Eigenschaften eröffnet sich eine Vielzahl von Einsatzgebieten, beispielsweise in der Automobilindustrie, im Sondermaschinenbau, in der Medizintechnik, in der Innenarchitektur sowie in der Luft- und Raumfahrttechnik.

Entwickelt für den Prototypenbau

Ursprüngliche Kernanwendung des Verfahrens ist das professionelle Rapid Prototyping, bei dem ausgehend von CAD-Konstruktionsdaten Musterbauteile werkzeuglos gefertigt werden. Da die Entwicklung und Herstellung von Formwerkzeugen entfällt, lassen sich funktionsfähige Modelle ausgesprochen wirtschaftlich und mit sehr kurzen Lieferzeiten herstellen. Anpassungen des Designs können bei Bedarf direkt in den 3D-Daten vorgenommen werden, sodass im Entwicklungsprozess ohne Zeitverlust ein neues Modell erstellt werden kann. Kosten- und Zeitaufwand einer Produkteinführung (Stichwort: Time-to-Market) lassen sich auf diese Weise deutlich reduzieren.

Individuelle Bauteile werkzeuglos produzieren

Dank der hohen Widerstandsfähigkeit des Materials, der Genauigkeit des Fertigungsprozesses und der konstruktiven Freiheiten findet das Lasersintern heute auch immer mehr Einzug in die Vor- und Kleinserienfertigung (Rapid Manufacturing), wo es sich neben Produktionstechniken wie dem Drehen, Fräsen oder Spritzgießen etabliert. Kleinserien oder individuelle Bauteile lassen sich mithilfe des Verfahrens schnell und präzise in beliebiger Stückzahl produzieren. Das Entfallen von Werkzeugwechseln und Rüstzeiten macht sich hier deutlich bemerkbar. Hinzu kommt der Vorteil des reduzierten Materialverbrauchs im Gegensatz zu den abtragenden Fertigungsverfahren. Nachträgliche Tauchverfahren oder Lackierungen verhelfen den gedruckten Objekten zur gewünschten Optik und Oberflächenstruktur.

Von großer Gestaltungsfreiheit profitieren

Der Komplexität sind mit der innovativen Fertigungstechnik kaum Grenzen gesetzt – nahezu jede Produktidee kann mittels Lasersintern verwirklicht werden. Da bei diesem Verfahren keine Stützstrukturen erforderlich sind, lassen sich beliebige dreidimensionale Geometrien erzeugen. Auch innenliegende Strukturen und Hinterschneidungen sind möglich, sodass unterschiedliche Funktionsteile nicht erst umständlich zusammengebaut werden müssen, sondern das Bauteil in einem Arbeitsgang produziert werden kann. Selbst nach der Markteinführung spielt das Lasersintern seine Vorteile weiter aus, denn Änderungen am Produkt können jederzeit problemlos vorgenommen werden. Auch nach dem eigentlichen Ende des Produktlebenszyklus‘ ist ein kostengünstiger Nachbau nicht mehr produzierter Ersatzteile denkbar.

Technische Informationen

  • Wanddicken ab 0,45 mm
  • Schichtdicken 60 µm, 100 µm und 125 µm
  • Bauteile mit Abmessungen bis 660 mm x 360 mm x 550 mm können in einem Stück hergestellt werden
  • Toleranzen: +/- 0,7 %, min. 0,1 mm

Einschränkungen

  • Leicht raue Oberfläche der 3D-Objekte (bedingt durch Pulverkorngröße)
  • Mittlere Detailabbildung
  • Bauteile können im Laufe der Zeit etwas vergilben, wenn die Oberfläche nicht behandelt wird

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