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Baustufenhöhen:
materialabhängig zwischen 0,02 und 0,06 Millimeter


Plattformgrößen:
in Titan und Aluminium: 280 x 280 x 360 Millimeter
in Stahl und Edelstahl: 250 x 250 x 300 Millimeter


Relative Dichte:
materialabhängig zwischen 99,5 und 99,9%


Baubare Wandstärken:
Kontur- und Baulagen-abhängig ab ca. 0,3 Millimeter


Oberflächenrauigkeit:
nach dem Prozess: ca. Rz 40-50 je nach Material
VMR-Auslieferungsstandard: Rz 15-25
optional bis Ra 0,2 möglich


Selektives Laserschmelzen (SLM) / 3D-Druck Metall

Wie funktioniert das Selektive Laserschmelzen (SLM)?

Beim selektiven Laserschmelzverfahren zur Herstellung dreidimensionaler Metallteile handelt es sich prinzipiell um ein Schweißverfahren. In der grundlegenden Funktion ist SLM also direkt verwandt mit den bekannten Elektroden- oder Schutzgas-Schweißverfahren. Die Unterschiede: Statt eines Lichtbogens dient bei SLM ein Laser als Wärmequelle, der das in Pulverform vorliegende Metall in einer inerten Atmosphäre verschweißt. Als Schutzgas wird reines Argon verwendet. Der Schweißprozess läuft zur Stabilisierung unter Vakuum ab. Das selektive Laserschmelzen zählt zu den additiven Fertigungsverfahren und ist umgangssprachlich auch als 3D-Druck Metall bekannt.

Der Ablauf:

Grundvoraussetzung für die Produktion ist ein vorhandener 3D-Datensatz im stl-  oder stp-Format. Dieser wird an die Steuerung der SLM-Anlage gesendet. Ein sogenannter Slicer schneidet die 3D-Daten in einzelne Schichtinformationen auf. Die Höhe der Schichtinformationen entspricht der programmierten Baustufenhöhe, die materialabhängig ist. Bevor die Maschine gestartet werden kann, muss die Bauplattform (auch Substratplatte genannt) im Arbeitsraum montiert werden. Die Anlage verfügt nur über eine einzige gesteuerte Achse, mit der die Substratplatte vor jedem Materialauftrag um den Wert der Baustufenhöhe nach unten gefahren wird.
Ist die Maschine gestartet und die Substratplatte einen Step nach unten gefahren, wird das Metallpulver gleichmäßig über die gesamte Bauplattform verteilt. Diese Aufgabe übernimmt der sogenannte Wischer. Dann brennt der Laser die erste Schichtinformation in das lose Pulver und verschweißt es mit der Substratplatte. Der Vorgang wiederholt sich, bis das komplette Bauteil fertiggestellt ist. Danach fährt die Substratplatte nach oben in die Ausgangsposition.

Bevor die Tür des Arbeitsraums geöffnet werden kann, muss das additiv gerfertigte Bauteil erst abkühlen. Ist die erforderliche Mindesttemperatur erreicht, räumt der Bediener durch einen Handschuhzugang von außen das überschüssige Pulver von der Plattform. Dieses Pulver wird in einer an die Anlage angeschlossenen Aufbereitungsanlage für einen erneuten Baulauf aufbereitet.

Die Wärmebehandlung:

Werden Metalle in Schmelzprozessen verarbeitet, entstehen Spannungen im Gefüge der Bauteile. Diese zeigen sich dann in Verzug oder in anderen unerwünschten Eigenschaften. Um diese Effekte zu minimieren und das Gefüge zu homogenisieren, werden die additiv erzeugten Metallteile einer Wärmebehandlung unterzogen. VMR verfügt über eigene Ofenanlagen, so dass unterschiedliche Glühprozesse direkt in unserem Haus vorgenommen werden können. Dazu zählen:

  • Spannungsarmglühen
  • Lösungsglühen
  • Härten / Warmauslagern

Bei der Wärmebehandlung sind neben den legierungsabhängigen Faktoren auch der spätere Einsatzzweck oder die Toleranzlage der fertigen Bauteile entscheidend. Wenn diese erfüllt sein müssen, wird gegebenenfalls auch eine Abfolge unterschiedlicher Glühprozesse erforderlich. Die Wärmebehandlung spielt bei gedruckten Metallteilen daher eine eminent wichtige Rolle. Eine gezielte Wärmebehandlung ist ein entscheidender Qualitätsfaktor!

Vergewissern Sie sich vor einer Bestellung von 3D-Druckteilen aus Metall, ob der Anbieter diese Anforderungen auch wirklich erfüllen kann. Wir von VMR gehören auf jeden Fall dazu!

Die Nachbearbeitung:

Nur auf neuesten Anlagen hergestellte Metallteile verfügen über nahezu die gleichen physikalischen Eigenschaften wie vergleichbare Bauteile, die aus Halbzeugen gefertigt sind. Die erreichbare Dichte liegt dann bei über 99,5%. Die im 3D Druck Metall gefertigten Bauteile können im Anschluss mit allen bekannten Metallbearbeitungsverfahren nachbearbeitet werden. Bei VMR stehen hierzu folgende Verfahren zur Verfügung:

  • Strahlverfahren
  • CNC-Zerspanung (Fräsen, Drehen, Schleifen, Erodieren, Bohren)
  • Oberflächenverfahren
  • Beschichtungsverfahren
  • Härteverfahren

Der Zusammenhang von Teilequalität und Kosten

Die Qualität der Bauteile wird im Wesentlichen durch das erzeugte Gefüge bestimmt. Daher gilt auch für das Selektive Laserschmelzen der Satz: 3D Druck ist nicht gleich 3D Druck!
Um ein Gefüge zu erhalten, das seinen Bauteilen optimale Eigenschaften gibt, spielt die Baustufenhöhe eine zentrale Rolle. Je größer die Baustufenhöhe gewählt wird, desto schneller läuft der Prozess und desto günstiger ist der Preis. Aber VORSICHT: Wenn die Teile die dem Halbzeug entsprechenden Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Bruchdehnung oder Dichtigkeit gegenüber flüssigen oder gasförmigen Medien aufweisen sollen, dann müssen sie zwangsläufig in den kleineren Baustufen hergestellt werden!

VMR setzt den Fokus seit 1992 auf Qualität – so auch bei SLM-Teilen. Nur in Ausnahmefällen oder auf besonderen Kundenwunsch erstellen wir die Bauteile auch in größeren Baustufen. Ein weiteres VMR-Qualitätskriterium ist die Oberflächenqualität der ausgelieferten SLM-Teile. Hier haben wir uns einen Namen gemacht, der von vielen Kunden als "Lieferant mit der besten Teilequalität" bezeichnet wird. Schon im Jahr 2015 haben wir für die Nachbearbeitung der additiv hergestellten Metallteile einen VMR-Standard definiert. Darin wird die prozessbedingte Oberflächenrauigkeit mit ca. Rz 50 von uns auf ca. Rz 15-25 reduziert. Werden feinere Oberflächen benötigt, dann liefern wir auch das. Bei einem aktuellen Medizintechnikprojekt erreichen wir einen Oberflächengüte von Ra 0,2.

Bevor Sie also nun in einen Wettbewerbsvergleich gehen, um nur die Kosten zu vergleichen, bedenken Sie auch die genannten Qualitätskriterien und ob sich diese mit den Anforderungen an Ihre gewünschten Teile decken. Nur so kommen Sie zu einem objektiven Ergebnis.

Konkrete Anwendung von 3D-gedruckten Metallteilen

Aus unserer Sicht sind additive Metallteile aus keiner Branche mehr wegzudenken. So vielfältig diese Branchen und deren spezifische Anforderungen sind, so vielfältig sind auch deren Bauteile. Typische Anwendungen sind nach wie vor die Herstellung von Prototypen und Einzelteilen. Der Vorteil: Sie können direkt und ohne große Vorbereitungszeit gefertigt werden. Häufig können wir Lieferzeiten innerhalb von 3-5 Arbeitstagen möglich machen.

Das größte Potenzial liegt in der Serienfertigung

Die größten Benefits können in der Serienfertigung erzielt werden, wenn in die 3D Druck Metallteile gleich mehrere Funktionen integriert werden können: so zum Beispiel Gehäuse, die doppelwandig ausgeführt werden, um die Einbauteile auf konstanter Temperatur zu halten, oder wenn vorher mehrteilige Baugruppen mit der additiven Fertigung "an einem Stück" gedruckt werden können. Auch interessant sind natürlich Anwendungen, bei denen das Gewicht optimiert werden muss, denn in additiver Bauweise können x-fache Gewichtseinsparungen umgesetzt werden.

Als kompetenter Dienstleister für 3D Druck in Metall decken wir die komplette Prozesskette ab. Verschaffen Sie sich einen Überblick über die einzelnen Prozessschritte in der additiven Metallfertigung und entdecken Sie unsere Serienreife.

In unserer Produktion laufen mehrere innovative Serien. Wenn Sie sich für diese Themen interessieren und nähere Informationen wünschen, dann sprechen Sie mit uns. Wir sind Ihr Dienstleister für die additive Fertigung in Metall!

Wir freuen uns auf Ihre Anfrage!

3D-Druck-Anlagen

Bei uns im Einsatz: Zwei SLM 280

Maximaler Bauraum (B x T x H): 280 x 280 x 365 mm

Eingesetzte Materialien: Aluminium, Titan

Besonderheit: Der Arbeitsraum der SLM 280 wird unter Vakuum und Schutzgasatmosphäre gesetzt, um die Bauteile ohne Oxidation verarbeiten zu können.

Bei uns im Einsatz: Eine AM 250 und zwei AM 400

Maximaler Bauraum (B x T x H): 250 x 250 x 285 mm

Eingesetzte Materialien: Aluminium, Edelstahl, Werkzeugstahl

Besonderheit: Beheizbare Bauplattform bis 500°C

Materialien

Unser Dauerrenner für Prototypen und Kleinserien jeglicher Anwendungsbereiche. Mehr erfahren

Der Kraftprotz für den Werkzeugbau und Maschinenelemente, die eine hohe Härte erfordern. Mehr erfahren

Für Bauteile, die in widrigen Umgebungen verlässlich sein müssen - ob für Offshore-Anlagen, die Chemiebranche oder in der Lebensmittelindustrie. Mehr erfahren

Unser "Hidden Champion" für Anwendungen im Maschinenbau, der Luft- und Raumfahrt, sowie der Automation - überall dort wo optimales Verhältnis von Gewicht und Festigkeit gefragt ist. Mehr erfahren

Hält jeder Hitze stand - unser Star für alle Anwendungsbereiche, bei denen Ihre Bauteile sehr gute mechanische Eigenschaften bis 700° C bewahren sollen. Mehr erfahren

Nachbearbeitung

Nach dem additiven Aufbau haben die Bauteile eine Oberflächengüte von ca. Rz 40 bis 50. Bei VMR erhalten Sie Ihre Bauteile standardmäßig mit einer Oberflächengüte von ca. Rz 15 bis 20. Diese wird durch ein dreistufiges Strahlverfahren nach dem Entfernen der Stützen erreicht. Auf Wunsch sind weitere Oberflächenbehandlungen wie z.B. eloxieren, polieren und beschichten möglich.

Die Einhaltung von engen Toleranzen, sowie die Einbringung von Bohrungen, Passungen und Gewinden in das Bauteil erfordern eine spanende Nacharbeit. Mittels 3- und 5-Achs-Fräsmaschinen werden Ihre Bauteile bei uns im Haus entsprechend bearbeitet. Mehr erfahren

Neben dem Fräsen kann eine spanende Nachbearbeitung der SLM-Bauteile auch mittels Drehen erfolgen. Sie erlaubt Toleranzen und Eigenschaften von Drehteilen abzubilden, die rein durch den additiven Aufbau nicht möglich wären. Mehr erfahren