Die industrielle Anwendung nutzt unterschiedliche Verfahren des 3-D Drucks. Das selektive Lasersintern ist ein additives Verfahren. Pulveraufträge werden mit einem Laser aufgeschmolzen. Der Materialauftrag erfolgt schichtweise und erlaubt die Herstellung jeder denkbaren Form. Geeignet für das Verfahren sind Kunststoffe und Metalle.
Im Allgemeinen wird unter dem selektiven Lasersintern die Verarbeitung von Kunststoffpolymeren verstanden. Bei der Verarbeitung von Metallen wird eher der Begriff Laserschmelzen verwendet. In der Metallverarbeitung muss jedes Bauteil auf einer Grundplatte fixiert werden. Mit der Grundplatte als Support ist die Stabilität gewährleistet und die entstehende Wärme wird abgeführt.
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Sintern mit einem Kohlendioxid – Laser
Der CO₂ – Laserstrahl ist eine elektromagnetische und energiereiche Lichtwelle. Trifft der Laserstrahl auf ein Material, so wird die Energie teilweise vom Werkstoff absorbiert. Die Photonen des Lichtes übertragen ihre Energie an die Atome des Werkstoffs und sorgen für eine Erwärmung. Die Wärmemenge reicht aus, um das pulverisierte Ausgangsmaterial selektiv zu schmelzen und zu einem festen Stoff zusammenzufügen. Unterschiedliche Schmelzpunkte können über die Einwirkdauer des Laserstrahls überbrückt werden. Der Vorteil des Lasersintern ist, dass jede dreidimensionale Form ohne die Zugabe von Bindemittel oder zusätzliche Montagearbeiten hergestellt werden kann.
Aus der CAD-Vorlage zum Endprodukt
Vor der Produktion wird aus der gewünschten Form eine digitale dreidimensionale Figur erstellt. Die vorliegende CAD-Datei wird in horizontale Schichten zerlegt. Jede Schicht entspricht einem Arbeitsschritt, einem Pulverauftrag, der mit dem Laser verschmolzen wird. Der Laser scannt jede Einzelschicht hinsichtlich der Position und Schichtdicke des Pulvers und bringt das Material entsprechend auf. Vor jedem neuen Pulverauftrag sintert der Laser das Pulver und die Materialschicht verbindet sich fest mit dem bereits fertigen Teil des Gegenstands. Nach dem Auftrag wird das Bauteil neu ausgerichtet und der nächste Pulverauftrag folgt, bis die gewünschte Form fertig ist.
Das fertige Produkt
Die gefertigten Bauteile sind präzise und erfüllen höchste Anwendungsansprüche. Temperaturbeständigkeit sowie die mechanische Festigkeit sind ausgezeichnet und erlauben ein breites Anwendungsgebiet der Bauteile. Die schrittweise Fertigung erzeugt im Druckprozess ausreichend Stabilität, sodass keine Formen oder zusätzliche Stabilisierungskonzepte umgesetzt werden müssen. Das Bauteil ist gratfrei und hat keine Nähte als Schwachstellen. Die einzige Nachbearbeitung besteht in der Entfernung des überschüssigen Pulvers mit Druckluft.
Vom Prototyp-Verfahren zur industriellen Fertigung
Das selektive Lasersintern war zu Beginn eine Technologie, die für die Fertigung von Prototypen genutzt wurde. Mit der Anwendung ist das Spektrum der verarbeitbaren Materialien gestiegen. Mit dieser Vielfalt haben sich lasergesinterte dreidimensionale Bauteile zu hochwertigen Endteilen entwickelt, die für viele industrielle Anwendungen attraktiv sind. Parallel dazu sind die Kosten für einen entsprechenden Anwendungslaser gesunken, sodass das technische Verfahren auch wirtschaftlich an Attraktivität gewonnen hat. Ihren Einsatzbereich haben die Bauteile unter anderem in der Automobilindustrie, im Maschinenbau und in der Raumfahrt. Interessant ist die präzise Fertigung nach wie vor im Bereich des Designs und der Entwicklung.