Direktes Metall-Lasersintern
Was ist 3D-Druck mit Metall?
DMLS ist ein 3D-Druckverfahren, das mit einem computergesteuerten Hochleistungslaserstrahl Schichten aus Metallpulver miteinander verschmilzt.
Das direkte Metall Lasersintern (DMLS) ist ein industrielles 3D-Druckverfahren zur Herstellung voll funktionsfähiger Metallprototypen und Produktionsteile innerhalb von 7 Arbeitstagen oder kürzer. Aus einer Reihe von Metallen lassen sich damit fertige Teile herstellen, die für Endanwendungen geeignet sind.
Materialdatenblätter für Direktes Metall-Lasersintern finden Sie in unserem Material-Vergleich.
So funktioniert es
Die DMLS-Maschine beginnt mit dem Aufschmelzen der einzelnen Schichten, zuerst der Stützkonstruktionen an der Grundplatte und dann des Bauteiles selbst. Dabei wird ein Laser auf ein Bett aus Metallpulver gerichtet. Nachdem eine Querschnittschicht von Pulver mikrogeschweißt wurde, senkt sich die Bauplattform ab und ein Rakel (Beschichter) bewegt sich über die Plattform, um die nächste Pulverschicht in eine inerte Prozesskammer aufzutragen. Dieser Prozess wird Schicht für Schicht wiederholt, bis das gesamte Bauteil fertiggestellt ist.
Am Ende des Bauvorgangs werden die Teile zunächst manuell abgebürstet, um loses Pulver grob zu entfernen. Je nachdem, mit welchem Metall die Teile gebaut wurden, werden sie der entsprechenden Wärmebehandlung unterzogen, während sie weiterhin von den Stützkonstruktionen fixiert sind, um Spannungen abzubauen. Die Teile werden anschließend von der Plattform genommen, bevor die Stützkonstruktionen von den Teilen entfernt werden. Die Bauteile werden anschließend nach Bedarf perlgestrahlt und entgratet, um die Teile fertig zu bearbeiten. Die fertigen DMLS-Teile verfügen über eine Dichte von annähernd 100%.
Warum DMLS für Ihr 3D-Druckprojekt wählen?
DMLS-Materialien werden im Allgemeinen als gleich oder besser als die von Knetmaterialien angesehen. DMLS ist auch ideal, wenn die Geometrie oder Struktur des Teils in keinem anderen Verfahren möglich ist (z.B. für gewichtssparende Designs mit Waben- oder Lattenstrukturen). Protolabs kann auch Teile für medizinische Implantatanwendungen herstellen. Wir bieten auch eine Reihe von sekundären Dienstleistungen an, wie z.B. Lackierung, Nachbearbeitung und Messung und Inspektion, um das Finish Ihres 3D-gedruckten Projektentwurfs weiter zu verbessern.
DMLS-Materialdatenblätter finden Sie auf unserer Materialvergleich Seite.
- 1 bis über 50 Teile
- Versandfertig in 1 bis 7 Arbeitstagen
- Prototypenherstellung mit hochwertigen Werkstoffen
- funktionsfähige Teile für den Endgebrauch
- komplexe Baugruppen
Wozu wird 3D-Druck mit Metall eingesetzt?
Protolabs ist die weltweit schnellste Quelle für individuell gefertigte Prototypen und Produktionsteile in kleinen Serien. Unser Hochgeschwindigkeits-3D-Druck-Service verwendet modernste 3D-Druck-Techniken zur Herstellung hochkomplexer Prototypen bis hin zu funktionsfähigen Teilen für den Endgebrauch. Für die drei additiven Verfahren Stereolithographie (SL), selektives Lasersintern (SLS) und direktes Metall-Lasersintern (DMLS) steht eine Reihe an Kunststoffen und Metallen zur Verfügung. Mit dem 3D-Druck-Verfahren von Protolabs erhalten Sie 1 bis über 50 Teile oft schon nach einem Tag.
Materialoptionen für den Metall 3D-Druck
Edelstahl (316L)
Edelstahl 316L ist ein Hochleistungswerkstoff, der für die Herstellung von säure- und korrosionsbeständigen Teilen verwendet wird. Wählen Sie 316L, wenn die Flexibilität von rostfreiem Stahl erforderlich ist. 316L ist im Vergleich zu 17-4 PH ein besser verformbares Material. Die endgültigen Teile aus 316L werden einem Spannungsabbau unterzogen.
Primäre Vorteile
- Säure- und Korrosionsbeständigkeit
- Hohe Duktilität
Aluminium (AlSi10Mg)
Aluminium (AlSi10Mg) ist vergleichbar mit einer Legierung der Serie 3000,
die in Guss- und Druckgussverfahren zum Einsatz kommt. Es hat ein gutes Verhältnis von Festigkeit und Gewicht, eine hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit sowie eine gute Ermüdungs-, Kriech- und Bruchfestigkeit. AlSi10Mg weist auch thermische und elektrische Leitfähigkeitseigenschaften auf. Die endgültigen Teile aus AlSi10Mg werden einem Spannungsabbau unterzogen.
Primäre Vorteile
- Hohe Steifigkeit und Festigkeit im Verhältnis zum Gewicht
- Thermische und elektrische Leitfähigkeit
Inconel 718
Inconel ist eine hochfeste, korrosionsbeständige Nickel-Chrom-Superlegierung, die sich ideal für Teile eignet, die extremen Temperaturen und mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Die endgültigen Teile aus Inconel 718 werden einem Spannungsabbau unterzogen.
Primäre Vorteile
- Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit
- Hohe Güte in Bezug auf Zugfestigkeit, Ermüdung, Kriechverhalten und Bruchfestigkeit
Titan (Ti6Al4V)
Titan (Ti6Al4V) ist eine robuste Legierung. Im Vergleich zu Ti Grade 23 im geglühten Zustand sind die mechanischen Eigenschaften von Ti6Al4V in Bezug auf Zugfestigkeit, Dehnung und Härte mit denen von Knettitan vergleichbar
Primäre Vorteile
- Hohe Steifigkeit und Festigkeit im Verhältnis zum Gewicht
- Hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit
Maraging Steel
Maraging-Stahl 1.2709 ist ein ultrahochfester legierter Stahl in Form eines feinen Pulvers. Seine chemische Zusammensetzung entspricht der US-Klassifizierung 18 % Ni Maraging 300, der Europa-Klassifizierung 1.2709 und der deutschen X3NiCoMoTi 18-9-5. Dieser Stahl zeichnet sich durch sehr gute mechanische Eigenschaften aus und kann auf einfache Weise thermisch ausgehärtet werden, damit er seine außerordentlich hohe Festigkeit und Härte erzielt.
Primäre Vorteile
• Hohe Festigkeit
• Hoher Härtegrad
• Gute Hochtemperaturbeständigkeit
Kobalt-Chrom
Kobalt-Chrom ist eine Superlegierung, die für ihr hohes Festigkeit-Gewichts-Verhältnis bekannt ist
Primäre Vorteile
- Beste Eigenschaften bei Zug und Kriechverhalten
- Korrosionsbeständigkeit
Spanende Nachbearbeitung
Hohe Toleranzgenauigkeit, bessere Oberflächenqualität - und die Gestaltungsfreiheit des 3D-Drucks
- 3- und 5-Achs-Fräsen
- Drahterodieren
- Drehen und Polieren (manuell)
- Gewindeschneiden
Pulveranalyse und Material
Analyse des Ausgangspulvers und Rückverfolgbarkeit zum Werkstofflieferanten zur Erfüllung Ihrer Produktionsanforderungen
- Rückverfolgbarkeit
- Chemie
- Analyse der Partikelgröße und -verteilung
Mechanische Prüfungen
Zertifizierte Prüfung zur Bescheinigung der Erfüllung der mechanischen Anforderungen an Produktionsteile
- Zugprobe
- Härteprüfung
- Dauerprüfung
- Vibrationstests
Wärmebehandlungen
Spezialisierte Wärmebehandlungen verbessern die mechanische Eigenschaften von Teilen durch Abbau innerer Spannungen, die beim Sintern entstehen.
- Spannungsabbau
- Heißisostatisches Pressen (externer Anbieter, längere Vorlaufzeit)
- Lösungsglühen
- Alterung
Qualitätsprüfungen und -berichte
Validierung der Teilegeometrie und Prüfung der Werkstoffstruktur für die Qualitätsberichterstattung.
- Maßkontrollen mit Bericht
- Erstbemusterung (FAI)
- Koordinatenmessgerät, optisch und CT-Scan
- Röntgenverfahren
- Analyse von Oberflächenrauheit und Porosität
- Konformitätsbescheinigung mit Teilerückverfolgung
Zertifikationen
Vorteile des 3D-Druck mit Metall
- Kann für fast alle Legierungen verwendet werden
- Mechanische Eigenschaften ähnlich wie bei Formung mit konventionellen Verfahren
- Eignet sich für Geometrien, die mit zerspanenden oder Spritzgussverfahren nicht hergestellt werden können
- Auch für die Herstellung von Einzelteilen geeignet
- Erfordert anders als das Spritzgießen keine Spezialwerkzeuge
Wozu wird 3D-Druck mit Metall eingesetzt?
Direktes Metall-Lasersintern eignet sich für eine Vielfalt von Anwendungen. So findet es zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrtindustrie für Luftkanäle, Vorrichtungen und Halterungen Verwendung.
Der 3D-Druck mit Metall ist auch in der Medizinindustrie von Bedeutung, die komplexe Geräte und hochwertige Produkte baut. Die Kunden haben im Allgemeinen sehr spezifische Anforderungen.
DMLS kommt auch in verschiedenen anderen Bereichen zur Anwendung, zum Beispiel für Rotoren, Impeller und komplexe Halterungen, und spielt auch in der Automobilindustrie eine bedeutende Rolle.
Design-Überlegungen beim 3D-Druck mit Metall
- Richtiges Stützen der Teile während des Bauprozesses und Vermeidung außergewöhnlich schwieriger Formen tragen dazu bei, Krümmung und Verformung zu verhindern.
- Der maximal zulässige Abstand zwischen den Stützen einer Brücke beträgt 2 mm.
- Bei Wänden, die dünner sind als 1 mm, darf das Verhältnis zwischen Wandhöhe und Wandstärke maximal 40:1 betragen, da die Struktur sonst einstürzen kann.
- Dicke Wände sind verschwenderisch und ineffizient, daher sind hohle Wände mit einer Waben- oder Gitterstruktur zu empfehlen. Dadurch werden Kosten gespart, ohne dass die strukturelle Integrität beeinträchtigt wird.
- Baumartige Strukturen, leicht verdrehte, muschelartige Krümmungen und andere organische Formen lassen sich kostengünstig herstellen.
- Erwägen Sie DMLS für sehr komplexe Strukturen, deren spanende Bearbeitung schwierig wäre.
- Standard-DMLS-Teile weisen ähnliche Oberflächen wie beim Sandguss auf. Werden glattere Oberflächen benötigt, gibt es eine Reihe von Nachbearbeitungsverfahren wie Perlstrahlen, Lackieren und maschinelle 3D-Druck-Nachbearbeitung.
- Gesinterte Metallteile weisen 99 % der Dichte konventionell verarbeiteter Metalle auf.
- Mehrteilige Baugruppen können mittels DMLS deutlich vereinfacht werden.
- Bei schrägen Oberflächen tritt ein Treppeneffekt auf, eine Pyramide hat also eine rauere Oberfläche als ein Würfel.
- Wo Löcher oder Merkmale mit engen Toleranzen erforderlich sind, muss zusätzliches Material zum Reiben oder für die maschinelle Nachbearbeitung einkalkuliert werden.
- Der gesamte Bauraum von 250 mm³ kann genutzt werden.
- Direktes Metall-Lasersintern ist eine gute Option für Designer, die leichte Teile entwerfen möchten; die Gesamtkosten für das Teil werden damit reduziert.
- CuNi2SiCr ist ein niedriglegiertes Kupfer, ein Material, das sich für raue Umgebungen eignet, wo reines Kupfer keine Anwendung finden kann.
- Inconel 718 eignet sich für extreme Umgebungen wie Hochtemperaturanwendungen, wo bei Aluminium und Stahl ein Kriechproblem auftreten würde.
- Maraging Steel 1.2790 ist ein ultrahochfester legierter Stahl.
- Titan Ti6Al4v ist eine bekannte leichte Legierung, die aufgrund ihres niedrigen spezifischen Gewichts und ihrer Biokompatibilität beliebt ist.
- Aluminium AlSi10Mg ist eine typische Gusslegierung mit guten gießtechnischen Eigenschaften, die oft für Gussteile mit geringer Wandstärke und komplexer Geometrie eingesetzt wird.
- Edelstahl 316L zeichnet sich durch gute Korrosionsbeständigkeit und dadurch aus, dass es nachweislich keine auslaugbaren Substanzen in zytotoxischer Konzentration enthält.
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