Pulverbettbasiertes Laserstrahlschmelzen (LPBF)

Das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen ist auch als Selektives Laserschmelzen (SLM) oder Direktes Metall-Laserintern (DMLS) bekannt. Das Verfahren beginnt damit, dass der Pulverwerkstoff gleichmäßig als dünnere Schicht (10-200µm) auf die Bauplatte aufgetragen wird, indem er mit einem Beschichter behandelt wird. Danach wird der Werkstoff selektiv durch einen fokussierten Laserstrahl geschmolzen.

Im Vergleich zu anderen additiven Fertigungstechnologien bietet LPBF eine höhere Auflösung und bessere Materialeigenschaften für Metallteile. Im Gegensatz zu herkömmlichen Fertigungsverfahren wie dem Spritzguss, die teure Werkzeuge erfordern und bei der Herstellung komplexer Formen eingeschränkt sind, ermöglicht LPBF eine schnelle Durchlaufzeit und die Herstellung hochkomplexer, leichter Komponenten ohne die Zwänge von Formen oder Gesenken.

Sobald dieser Vorgang abgeschlossen ist, senkt sich die Bauplattform ab und der Prozess wiederholt sich. Auf diese Weise entstehen nebeneinander liegende Schmelzspuren, die gemeinsam eine Schicht bilden
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LPBF ermöglicht die Herstellung komplexer Teile, die sich mit einer klassischen Fertigung nicht herstellen lassen. Ein großer Vorteil dieser additiven Herstellungstechnologie ist, dass keine zusätzlichen Werkzeuge erforderlich sind, was sie kosteneffizient macht. Zudem ist das ungenutzte Pulver und Späne wiederverwendbar, wodurch weniger Abfallproduckte wie zum Beispiel Späne entstehen.

Bei diesem Verfahren wird ein hochpräziser Laser eingesetzt, um Metallpulver selektiv zu schmelzen und zu verschmelzen, so dass die Teile Schicht für Schicht aufgebaut werden. Zunächst wird eine dünne Pulverschicht auf die Bauplattform in einer kontrollierten Baukammer aufgetragen. Der Laser schmilzt dann das Pulver entsprechend dem digitalen Entwurf. Nachdem jede Schicht fertiggestellt ist, senkt sich die Plattform und eine neue Pulverschicht wird aufgetragen.

Dieser Zyklus wiederholt sich, bis das Teil vollständig geformt ist, was die Herstellung komplizierter Geometrien mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften ermöglicht. Dank dieser Präzision und Detailgenauigkeit eignet sich LPBF ideal für die Herstellung von funktionalen Prototypen und leistungsstarken Teilen für den Endgebrauch, ohne dass herkömmliche Werkzeuge erforderlich sind.

Bei Bedarf werden Stützstrukturen verwendet, die Überhänge und komplexe Merkmale ermöglichen, die mit subtraktiven Verfahren nicht möglich sind. Prozessparameter wie Laserleistung, Scangeschwindigkeit und Energiedichte werden fein abgestimmt, um die Teilequalität und eine optimale Mikrostruktur zu gewährleisten.

Ein weiterer Vorteil von LPBF ist die Effizienz des Pulvers: Nicht verwendetes Pulver kann gesiebt und wiederverwendet werden, was den Materialabfall reduziert. Jeder Druckauftrag wird während des gesamten Prozesses sorgfältig überwacht, um die Maßhaltigkeit und Integrität der Teile zu gewährleisten.