Selektives Lasersintern (SLS): Welches Material eignet sich am besten für mein Projekt?

Wir werden oft gefragt: "Welches Material eignet sich am besten für das Selektive Lasersintern (SLS)?" Die Antwort ist nicht eindeutig, wenn man nicht über zusätzliche Informationen verfügt. Das liegt daran, dass eine Reihe von Faktoren das am besten geeignete Material beeinflussen können. Lesen Sie weiter, um mehr darüber zu erfahren.

Welche Arten von SLS-Materialien gibt es?

Die Anzahl der für das Selektive Lasersintern verfügbaren Materialien ist sehr groß und umfasst eine breite Palette von Thermoplasten, Metallen, Keramiken, Verbundwerkstoffen und Spezialmaterialien. Das am häufigsten verwendete SLS-Material ist Polyamid 12 (PA 12), auch bekannt als Nylon 12. Polyamid-Pulver kann mit verschiedenen Additiven gefüllt werden. Dadurch werden die mechanischen und thermischen Eigenschaften des SLS-Bauteils verbessert. Beispiele für gefüllte Polyamide sind kohlenstoffgefülltes PA und glasfasergefülltes PA.
Bei Protolabs bieten wir sechs Materialien für SLS an, fünf davon sind PA 12-Materialien und eines ist ein TPU.

Welchen Einfluss hat das Budget auf die Wahl des SLS-Materials?

Hier sind einige Beispiele dafür, wie das Budget die Wahl Ihres SLS-Materials beeinflussen kann:

• Materialkosten: Dies ist die wichtigste Überlegung bei der Wahl des Materials. Einige Thermoplaste (z.B. ungefülltes Nylon) sind billiger als Metalle oder Spezialpolymere (z.B. glasgefülltes Nylon). Wenn das Budget knapp ist, können Sie sich für ein kostengünstigeres Material entscheiden, das dennoch die Anforderungen der Anwendung erfüllt.
• Prototyp vs. Produktion: Das Budget für einen Prototyp kann sich erheblich von dem für ein Serienprodukt unterscheiden. Für einen Prototyp können kostengünstigere Materialien gewählt werden, um die Kosten während der Testphase niedrig zu halten. In der Zwischenzeit können die Leistung des Serienteils und teurere Materialien gerechtfertigt sein.
• Materialeigenschaften: Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Eigenschaften. Das Budget kann eine große Rolle bei der Entscheidung spielen, ob ein Material mit besseren Eigenschaften und höheren Kosten oder ein Material mit geeigneten Eigenschaften und niedrigeren Kosten gewählt wird.
• Spezialisierte Anwendungen: Benötigen Sie ein biokompatibles oder schwer entflammbares Material? Diese Arten von Spezialmaterialien sind oft teurer.
• Nachbearbeitung: Einige Werkstoffe erfordern zusätzliche Bearbeitungsschritte wie Oberflächenbehandlung oder Wärmebehandlung, die die Gesamtkosten in die Höhe treiben können. Budgetbeschränkungen können die Auswahl von Werkstoffen beeinflussen, die nur eine minimale Nachbearbeitung erfordern.
  
  

Wie beeinflussen die Phasen der Produktentwicklung die Materialauswahl für SLS??

In der Phase des Produktdesigns werden häufig Materialien mit Rapid-Prototyping-Fähigkeiten bevorzugt, z. B. kostengünstige Thermoplaste wie Nylon. Diese Materialien ermöglichen eine schnelle Iteration und Überprüfung von Designkonzepten ohne hohe Materialkosten.

Sobald Sie die Prototyping- und Validierungsphase erreicht haben, sollte Ihr Material den Eigenschaften des endgültigen Produktionsmaterials sehr ähnlich sein, um eine genaue Leistungsprüfung zu gewährleisten.

In der Optimierungsphase werden die Werkstoffe häufig auf der Grundlage bestimmter Eigenschaften wie Festigkeit, Gewicht und Herstellbarkeit ausgewählt. In dieser Phase können auch fortschrittliche Materialien ausgewählt werden, z. B. gefüllte Polyamide für verbesserte Eigenschaften oder Spezialpolymere für besondere Leistungsmerkmale.

In der Vorproduktionsphase werden Materialien verwendet, die die Eigenschaften von Materialien in Produktionsqualität so gut wie möglich nachahmen. Hochleistungspolymere können ausgewählt werden, um ihre Leistung unter realen Bedingungen zu validieren und ihre Eignung für die Massenproduktion zu bewerten.

In der Produktionsphase schließlich werden Werkstoffe ausgewählt, deren Eigenschaften für die Anwendung des Teils optimiert sind, wobei Kosteneffizienz, Skalierbarkeit und Leistungsbeständigkeit berücksichtigt werden.

 

Welchen Einfluss hat das Budget auf die Wahl des SLS-Materials?

Der Verwendungszweck des Produkts spielt eine entscheidende Rolle bei der Auswahl des am besten geeigneten Materials. In der obigen Tabelle sind die von Protolabs angebotenen Materialien und ihre wichtigsten Eigenschaften aufgeführt. Wenn Ihr Teil langlebig sein und gleichzeitig eine gute Temperaturbeständigkeit aufweisen soll, können Sie PA 12 Smooth Weiß wählen. Wenn Ihr Teil eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen muss, können Sie stattdessen ein gefülltes Material wählen, z. B. PA 12 Glass Filled Smooth Weiß. Steht eine hohe UV-Beständigkeit auf der Liste Ihrer wichtigsten Eigenschaften, sollten Sie wahrscheinlich TPU-88A in Betracht ziehen.

Es sind nicht nur die Eigenschaften, die Ihre Entscheidung beeinflussen können. Ästhetik und Oberflächenbeschaffenheit können in bestimmten Branchen oder für bestimmte Teile wichtige Anforderungen sein. Wenn Sie ein Teil mit einer glatten Oberfläche benötigen, wäre ein Vapour Smooth Material ideal. Wenn Ästhetik oder Farbe wichtig sind, kann eine individuelle Lackierung gewählt werden.

Welche neuen Materialien stehen für SLS zur Verfügung?

Es werden ständig neue Materialien entwickelt und erforscht. Verglichen mit dem ursprünglichen Nylon sind Materialien wie glasgefülltes Nylon eher neu und kamen erst um die Jahrtausendwende auf den Markt. Nachhaltigkeit ist heute in allen Bereichen ein großes Thema, so auch bei SLS. Man forscht an recycelten Materialien wie recyceltem Polypropylen. Ende 2023 stellte 3D Systems auch die SLS 300 Pulverrecyclingstationen (PRS) vor, die mit der SLS 300 zusammenarbeiten, um nicht verwendetes Material zu recyceln und mit frischem Material zu mischen. Biologisch abbaubare Polymere wurden in der Industrie bereits in den 2010er Jahren eingeführt, als Hochleistungspolymere wie PEEK, PEI und PPS auf den Markt kamen.

Welches ist nun das beste SLS-Material für Ihr Teil? Niemand kann diese Frage für Sie beantworten, aber wir hoffen, dass Ihnen einige der oben genannten Punkte bei der Orientierung geholfen haben. Wenn Sie weitere Informationen benötigen, wenden Sie sich bitte an einen unserer technischen Experten.