Obwohl SLS eine der ersten 3D-Drucktechnologien auf dem Markt war, ist es immer noch eine der besten Optionen für viele Prototyping- und Kleinserienprojekte. Hier werfen wir einen kurzen Blick auf die Vor- und Nachteile, um herauszufinden, ob diese Lösung die richtige für Sie sein könnte.
Doch zunächst ist es hilfreich, den Prozess zu verstehen, denn dadurch wird deutlich, warum es für einige Projekte die ideale Wahl sein könnte, während Sie für andere vielleicht eine andere Technologie wählen sollten.
Der SLS-Prozess
Die SLS-Maschine beginnt damit, jede Schicht der Teilegeometrie mit Hilfe eines Lasers in ein erhitztes Bett aus Nylonpulver zu sintern. Nach dem Schmelzen jeder Schicht fährt eine Walze über das Bett, um die nächste Pulverschicht zu verteilen. Der Vorgang wiederholt sich Schicht für Schicht, bis das Bauteil fertig ist.
Vorteile der Verwendung von SLS
SLS ist zuverlässig, präzise und eines der schnellsten Verfahren zur Herstellung von Prototypen und Kleinserien von Teilen. Gegenüber anderen Verfahren bietet es einige deutliche Vorteile:
Keine Stützstrukturen
Im Gegensatz zu einigen anderen 3D-Druckverfahren benötigt das Teil keine Stützstrukturen, da Leerräume mit ungenutztem, losem Pulver gefüllt sind, so dass es selbsttragend ist.
Dies gibt Ihnen die Freiheit, leere Hohlräume, Überhänge und sehr dünne Features zu konstruieren. Das bedeutet, dass Sie Teile mit komplexen Innenkomponenten oder Kanälen ohne aufwändige Stützstrukturen aufbauen können (Beachten Sie jedoch unbedingt die Konstruktionsrichtlinien, um eine ordnungsgemäße Entfernung des Restpulvers sicherzustellen). Wenn Sie ein komplexes Design benötigen, ist dieses Verfahren eine gute Option, denn Sie müssen nicht mehrere Teile herstellen, um dieses Ziel zu erreichen.
Hohe Produktivität
Das Verfahren ist eine schnelle 3D-Drucktechnologie, da die Laser eine hohe Scangeschwindigkeit haben und das verwendete Pulver nur kurz erhitzt werden muss, um zu verschmelzen. Darüber hinaus können mehrere Teile in der Kammer mit minimalem Freiraum eng angeordnet werden, um den verfügbaren Bauraum zu maximieren – und damit mehr Teile in weniger Zeit zu fertigen.
Exzellente mechanische Eigenschaften
Das SLS-Verfahren erzeugt eine sehr starke Haftung zwischen den Schichten, so dass die Teile gute isotrope Eigenschaften aufweisen. Das bedeutet, dass ihre Zugfestigkeit, Härte und Bruchdehnung in der x-, y- und z-Achse gleich sind.
Aufgrund dieser Eigenschaften sind die gedruckten Teile oft eine gute Alternative zu Spritzgussteilen – sei es für die Herstellung von Prototypen oder für die Produktion von Kleinserien. Aufgrund der verwendeten Materialien – in der Regel Nylon – bieten die Teile auch eine gute chemische Beständigkeit.
Ideal zum Färben und Kolorieren
Mit SLS hergestellte Teile haben in der Regel eine poröse Oberfläche, was je nach Anwendung ein Vorteil oder ein Nachteil sein kann. Das bedeutet, dass sie sich hervorragend zum Färben oder Kolorieren eignen.
Verkürzte Produktentwicklungszeit
Wie alle 3D-Drucktechnologien ermöglicht auch das selektive Lasersintern den Ingenieuren eine kostengünstige Herstellung von Prototypen bereits in einem frühen Stadium des Designzyklus, da keine Werkzeuge erforderlich sind und nur minimale Vorbereitungen getroffen werden müssen.
Für die Produktion von Kleinserien können Sie sogar dieselbe Maschine für die Herstellung von Endverbrauchsteilen verwenden. Das bedeutet, dass Sie Prototypen innerhalb weniger Tage testen und abändern können, um schnell zur Produktion überzugehen
Nachteile des SLS-Drucks
Wie jede Produktionstechnologie hat auch SLS seine Nachteile, und es gibt Fälle, in denen es besser ist, Alternativen in Betracht zu ziehen – sei es ein anderes 3D-Druckverfahren, CNC-Bearbeitung oder das Spritzgussverfahren.
Wahrscheinlich werden Sie feststellen, dass einige der Nachteile bei näherer Betrachtung kein allzu großes Problem darstellen und andere durch Nachbearbeitung überwunden werden können.
Weniger Materialien
Die Materialauswahl für SLS ist nicht sehr groß. Bei Protolabs bieten wir zum Beispiel eine breite Palette von Materialien an, von flexiblem TPU und PA 12 Flex bis hin zu zähem PA 12 40% glasgefüllt und PA 12 kohlenstoffgefüllt, und wir haben auch ein hervorragendes Allzweckmaterial, PA 12 White.
Wir stellen fest, dass bei den meisten Projekten Materialien auf Nylonbasis oder Polyamide verwendet werden, die ausgezeichnete technische Kunststoffe sind und für eine breite Palette von Anwendungen eingesetzt werden können.
Nylon ist außerdem frei verfügbar und relativ kostengünstig.
Raue Oberfläche und Porosität
Die gleiche Porosität, die SLS-gedruckte Teile so gut für die Farbgebung geeignet macht, bedeutet auch, dass sie eine relativ raue Oberfläche haben, nicht auslaufsicher sind und eine geringe Schlagzähigkeit bzw. Sprödigkeit aufweisen.
Wenn diese Faktoren von Bedeutung sind, können sie mit einer Nachbearbeitungstechnik namens Vapour Smoothing beseitigt werden. Wie der Name schon sagt, erzeugt dieses Verfahren eine glatte, auslaufsichere Oberfläche und verbessert.
Hoher Schrumpfungsgrad
Da das Druckpulver zum Sintern hohen Temperaturen ausgesetzt wird, bedeutet dies, dass es beim Abkühlen schrumpft, was zu einem weniger maßhaltigen Teil führen kann als bei anderen additiven Fertigungstechnologien. Je nach Konstruktion kann die Schrumpfungsrate bis zu 3 bis 4 % betragen.
Das bedeutet, dass Sie dies bei Ihrem Entwurf berücksichtigen und das Volumen des Teils entsprechend anpassen müssen. Die durch diese Schrumpfung verursachte Spannung kann auch scharfe Kanten und Ecken verformen oder verzerren.
Werfen Sie einen Blick auf unseren Blogbeitrag „7 Fehler, die Sie beim Entwurf von 3D-gedruckten Teilen vermeiden sollten“, um solche Probleme zu vermeiden.
Mehr Abfall als bei anderen additiven Fertigungsverfahren
Einer der Hauptvorteile der additiven Fertigung ist der minimale Materialabfall bei dieser Technologie. Leider fällt beim SLS-Verfahren ein gewisser Abfall an, da das Pulver in der Kammer vorgeheizt wird, damit es bei minimaler Einwirkung des Lasers sintern kann
Dies kann dazu führen, dass die Partikelkörner im losen Pulverbett teilweise verschmelzen, was die Qualität für die Wiederverwendung beeinträchtigt. In der Praxis können Sie zwar einen Teil des nicht verwendeten Pulvers recyceln, aber ein gewisser Teil wird als Abfall anfallen.
Typische Anwendungen für SLS-gedruckte Teile
Selektives Lasersintern (SLS) ist ein industrielles 3D-Druckverfahren, das sich ideal für das Rapid Prototyping und die Herstellung funktionaler Serienteile eignet. Wir bieten eine Reihe von Materialien auf Nylonbasis und ein thermoplastisches Polyurethan an.
Wenn Sie sehr haltbare Teile benötigen, die hitze- und chemikalienbeständig sowie flexibel und formstabil sind, dann handelt es sich um eine hervorragende Wahl. Auch wenn Sie eine kosteneffiziente Lösung für größere Mengen an 3D-gedruckten Teilen benötigen, ist dies eine gute Option.
In einer Reihe von Industriezweigen werden mit SLS hergestellte Teile verwendet. Zu den häufigsten Anwendungen gehören Vorrichtungen, Gehäuse und Schnappverschlüsse sowie Filmscharniere.
Je nach Ihren genauen Bedürfnissen kann es die richtige Wahl für Ihr nächstes Projekt sein oder auch nicht. Bei Protolabs bieten wir fünf (?) verschiedene additive Fertigungsverfahren sowie Spritzguss und CNC-Bearbeitung an, so dass wir Sie bei der Auswahl der für Ihre spezifischen Anforderungen am besten geeigneten Technologie beraten können.