Beim DMLS wird Metallpulver Schicht für Schicht mit einem Präzisionslaser verschmolzen, um dichte, funktionale Metallteile direkt aus dem CAD zu fertigen, ohne dass Werkzeuge erforderlich sind.
Entwurf und Vorbereitung
Beginnen Sie mit einem CAD-Modell, das für die additive Fertigung (DfAM) optimiert ist; wählen Sie die geeignete Legierung und definieren Sie kritische Toleranzen und Passflächen. Speichern Sie den Entwurf als STL- oder 3MF-Datei, positionieren Sie ihn, um den Stützbedarf zu verringern, und integrieren Sie alle erforderlichen Stützstrukturen. Bestätigen Sie die Materialspezifikationen und die Druckstrategie, bevor Sie zum Slicing übergehen.
Slicing und Build-Setup
Zerlegen Sie das Modell in dünne Schichten und wählen Sie Prozessparameter wie Schichtdicke, Schraffurabstand, Laserleistung und Scangeschwindigkeit. Ordnen Sie die Teile auf der Bauplatte an, um ein thermisches Gleichgewicht und einen effizienten Pulververbrauch zu gewährleisten, und laden Sie dann das ausgewählte Metallpulver in die Maschine. Stellen Sie die Kammeratmosphäre ein (Argon oder Stickstoff) und überprüfen Sie, ob der Sauerstoffgehalt innerhalb der zulässigen Grenzen liegt.
Pulverstreuung und Schichtabscheidung
Ein Recoater verteilt eine gleichmäßige Pulverschicht über die Bauplattform; die Schichtdicke entspricht der gewählten Schichthöhe. Die Pulvereigenschaften (kugelförmige Morphologie, ~15-45 µm Partikelgröße) und die gleichmäßige Verteilung sind entscheidend, um Defekte zu vermeiden. Nicht verwendetes Pulver wird gesammelt, gesiebt und unter strengen Qualitätskontrollen für die Wiederverwendung vorbereitet.
Laserfusion und schichtweiser Aufbau
Ein Hochleistungslaser schmilzt das Pulver selektiv entsprechend der geschnittenen Pfade auf und schafft metallurgische Verbindungen zur vorherigen Schicht. Die Scan-Strategien und die Energiedichte werden so abgestimmt, dass eine Dichte von >99% erreicht und gleichzeitig Eigenspannungen und Mikrostruktur kontrolliert werden. Die Maschine wiederholt den Spread-Scan-Zyklus bis zur Fertigstellung des Teils, wobei eine prozessbegleitende Überwachung Anomalien aufdeckt, sofern verfügbar.
Kühlung und Nachbearbeitung
Durch kontrollierte Abkühlung wird eine Verformung verhindert; anschließend wird die Bauplatte abgenommen und die Stützen werden durch Bearbeitung, Erodieren oder Schleifen entfernt. Führen Sie die erforderlichen Wärmebehandlungen (Spannungsabbau, HIP) durch, bearbeiten oder polieren Sie kritische Oberflächen und wenden Sie bei Bedarf Oberflächenbehandlungen an.
Was sind die Vorteile der Verwendung von DMLS in der Fertigung?
DMLS bietet eine außergewöhnliche Designfreiheit, hochfeste Teile und eine schnellere Durchlaufzeit als herkömmliche Verfahren und ist damit ideal für komplexe Hochleistungskomponenten.
Unerreichte Design-Flexibilität
Mit DMLS können Ingenieure Geometrien herstellen, die mit CNC-Bearbeitung oder Guss nicht möglich oder zu teuer sind. Interne Kanäle, Gitterstrukturen und organische Formen können ohne Werkzeugbeschränkungen hergestellt werden. Dies eröffnet Möglichkeiten zur Gewichtsreduzierung von bis zu 60% bei Komponenten für die Luft- und Raumfahrt und die Automobilindustrie.
Hochfeste Funktionsteile
Mit DMLS hergestellte Teile können Dichten von über 99% erreichen und die mechanischen Eigenschaften von Knetmetallen erreichen oder sogar übertreffen. Dadurch eignen sie sich für tragende und einsatzkritische Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungsbereich und für medizinische Implantate.
Reduzierte Produktionsvorlaufzeit
Da keine Formen oder Werkzeuge erforderlich sind, kann die Produktion beginnen, sobald das Design fertiggestellt ist. Prototypen können innerhalb von Tagen statt Wochen hergestellt werden, was die Produktentwicklungszyklen beschleunigt und eine kürzere Markteinführungszeit ermöglicht.
Nachhaltigkeit und Abfallvermeidung
Im Gegensatz zu subtraktiven Verfahren, bei denen bis zu 90% des Materials verschwendet werden können, wird beim DMLS-Verfahren das nicht verwendete Pulver zurückgewonnen und wiederverwendet. Dies führt zu minimalem Abfall und einer besseren Materialausnutzung.
Integrierte Komponentenfertigung
Mehrere Komponenten können zu einem einzigen gedruckten Teil kombiniert werden, wodurch sich die Montagezeit, potenzielle Fehlerquellen und der Lagerbedarf verringern. Zum Beispiel kann eine Baugruppe aus 12 Teilen oft in 1-2 gedruckten Teilen zusammengefasst werden.