Das selektive Laserschmelzen (SLM), auch bekannt als Laserfusionsschweißen, ist eine vielversprechende additive Fertigungstechnologie für Metalle, bei der hochenergetisches Laserlicht verwendet wird, um Metallpulver zu bestrahlen und vollständig zu schmelzen, um 3D-Formen zu erzeugen.
Das beim SLM-Verfahren verwendete Metallmaterial ist eine Mischung aus behandeltem und niedrigschmelzendem Metall oder molekularem Material. Während des Prozesses schmilzt das niedrigschmelzende Material, das hochschmelzende Metallpulver jedoch nicht. Das geschmolzene Material dient zum Verbinden, wodurch die Feststoffe porös sind und schlechte mechanische Eigenschaften aufweisen. Sie müssen daher vor der Verwendung bei hohen Temperaturen erneut eingeschmolzen werden.
Der gesamte SLM-Druckprozess beginnt mit dem Slicing der 3D-CAD-Daten. Dabei werden die 3D-Daten in mehrere 2D-Datenschichten mit einer Dicke von üblicherweise 20 µm bis 100 µm umgewandelt. 3D-CAD-Daten liegen typischerweise im STL-Format vor, das auch in anderen schichtbasierten 3D-Drucktechnologien weit verbreitet ist. Die CAD-Daten werden in die Slicing-Software importiert und verschiedene Eigenschaften sowie Steuerungsparameter für den Druckvorgang festgelegt. SLM startet den Druckprozess, indem eine dünne, gleichmäßige Schicht auf das Substrat aufgetragen wird. Anschließend wird das Substrat entlang der Z-Achse bewegt, um die 3D-Form zu erzeugen.
Der gesamte Druckprozess findet in einem geschlossenen Behälter statt, der mit einem Inertgas (Argon oder Stickstoff) gefüllt ist, um den Sauerstoffgehalt auf 0,05 % zu reduzieren. SLM funktioniert, indem ein Vibrator so gesteuert wird, dass das Metallpulver per Laser bestrahlt wird. Das Metall wird erhitzt, bis es vollständig schmilzt. Jede Bestrahlungsebene des Arbeitstisches senkt sich ab, der Beschichtungsmechanismus wird erneut ausgeführt, und der Laser bestrahlt die nächste Schicht. Dadurch schmilzt die neue Pulverschicht und verbindet sich mit der vorherigen. Dieser Zyklus wiederholt sich, bis die 3D-Geometrie entsteht. Der Arbeitsbereich ist üblicherweise mit Inertgas gefüllt, um die Oxidation des Metallpulvers zu verhindern. Einige Anlagen verfügen über Luftzirkulationssysteme, um Funkenbildung durch den Laser zu vermeiden.
SLM-gedruckte Bauteile zeichnen sich durch hohe Dichte und Festigkeit aus. Der SLM-Druckprozess ist sehr energieintensiv, da jede Metallpulverschicht bis zum Schmelzpunkt des Metalls erhitzt werden muss. Die hohe Temperatur verursacht Eigenspannungen im fertigen SLM-Druckmaterial, welche die mechanischen Eigenschaften des Bauteils beeinträchtigen können.
Die Metalldrucker von JS Additive stammen von namhaften inländischen Herstellern. Die 3D-Metalldruckdienstleistungen des Unternehmens haben sich weltweit etabliert und werden von internationalen Kunden, insbesondere in Europa, Amerika, Japan, Italien, Spanien und Südostasien, sehr geschätzt. Der 3D-Metalldruck wird vor allem von traditionellen Unternehmen eingesetzt, um ihre Produktionsprozesse zu optimieren und dadurch Zeit und Kosten zu sparen – gerade in der aktuellen, schwierigen Lage der Pandemie.
