Richtlinien für die Fertigung im Selektiven Lasersintern (SLS)

Designrichlinien

Größe der Modelle

Die maximale Größe von Modellen, welche wir im selektiven Lasersintern aus PA2200 fertigen können, beträgt ca. 290 x 315 x 580 mm. Die Materialien TPU X90A, PA3200GF und Alumide können in Größen bis zu ca. 180 x 220 x 330 mm gefertigt werden.
Modelle welche nicht am Stück gefertigt werden können, lassen sich womöglich mehrteilig fertigen und anschließend verkleben.

Die minimale Größe von Modellen, welche im SLS gefertigt werden können, berechnet sich durch die Ausmaße in allen 3 Dimensionen. Generell gilt X + Y + Z ≥ 1cm.

Sollte eine Nachbehandlung der Modelle, wie Färbung oder Gleitschleifen gewünscht sein, entnehmen Sie die maximal bearbeitbaren Größen bitte der Rubrik Nachbehandlung.

Schichtstärke

Wir fertigen auf unseren Maschinen der Firma EOS mit einer Schichtstärke von 0,1 mm. Abhängig von der Form und Geometrie des Modelles kann dies dazu führen, dass an manchen Oberflächen eine Stufenbildung sichtbar wird. Besonders bei Flächen mit einer Neigung unter 20° zur X-Y-Ebene tritt dieser Effekt verfahrensbedingt auf.

Toleranzen

Die verfahrenstechnischen Längentoleranzen im SLS betragen ±0,3 Prozent, bei einer Mindesttoleranz von ±0,3 mm.

Mindestwandstärken

Die dünnste Wandstärke, welche in den Materialien PA2200 und PA3200GF gefertigt werden kann, beträgt 0,6 mm. Für das Material Alumide können Wände ab 0,8 mm Stärke gefertigt werden. Die gefertigten Wände besitzen aber bei dieser Wandstärke eine gewisse Flexibilität. Sollte dies nicht gewünscht sein, empfehlen wir mindestens eine Wandstärke von 2 mm zu verwenden.
Die Fertigung in dem Material TPU X90A setzt eine Mindestwandstärke von 1 mm vorraus.

Wir empfehlen besonders bei spitz zulaufenden Geometrien eine Verrundung anzubringen, also diese nicht auf null auslaufen zu lassen, da es ansonsten an den Rändern zu Ausfransung und Wölbung kommen kann.

Verzugsgefahr

Lange Flächen mit dünnen Wandstärken neigen dazu, sich zu verziehen (auch Warping genannt) was sich verfahrenstechnisch nicht vermeiden lässt. Im Besonderen große, flache Geometrien und offene Boxen sind in dieser Beziehung sehr sensibel. Eine Erhöhung der Wandstärke reduziert die Gefahr des Verzuges. Lange Wände müssen dicker sein als kurze.
Eine Kombination aus verschieden dicken Strukturen in einem Modell kann ebenfalls zu einem Verzug des Modelles führen, da der Hitzeeintag des Laserstrahles bei den dickeren Strukturen bedeutend mehr Energie in das Bauteil einbringen muss und es somit zu einer ungleichmäßigen Wärmeverteilung während des Abkühlprozesses kommt.

Mindestabstand

Bei der Fertigung von beweglichen Bauteilen, welche aus mehreren Einzelkörpern bestehen, sollte ein Mindestabstand von mind. 0,5 mm zwischen den Einzelkörpern vorhanden sein. Wenn der Abstand zwischen einzelnen Bauteilen zu gering ist, kann das Sinterpulver in dem Spalt durch den Hitzeeintrag beim Bauprozess verhärten und die Beweglichkeit der Einzelteile verhindern. Um eine Beweglichkeit sicherzustellen, sollte der Abstand größtmöglich gewählt werden. Besonders bei Bauteilen mit massiverer Geometrie sind entsprechend größere Abstände notwendig.

Baugruppen

Im Lasersintern können Baugruppen gefertigt werden, welche anschließend zusammengebaut werden können. Dabei sollte zwischen den Einzelteilen der Baugruppe aber ein Spalt von mind. 0,5 mm in der Konstruktion vorgesehen werden.

Ausgehöhlte Modelle

Massive Modelle können ausgehöhlt gefertigt werden, das lose innenliegende Pulver muss aber entnommen werden können.
Dies ist oft problematisch bei kleinen, engen Röhren und sehr komplexen Teilen mit innenliegenden Strukturen.
 Um das innenliegende ungesinterte Material entnehmen zu können, müssen dafür Entnahmelöcher angebracht werden. Im Idealfall sollten mindestens 2 Stück vorhanden sein. Ein Entnahmeloch sollte so groß wie möglich sein, mindestens aber einen Durchmesser von 10mm besitzen.
Oft birgt die Fertigung von hohlen Modellen das Risiko, dass nicht sichergestellt werden kann, dass das innenliegende Material restlos entfernt werden kann.

Erhabene und Eingelassene Details

Erhabene Beschriftungen oder Details auf der Oberfläche sollten mindesten eine Wandstärke von 0,6 mm besitzen und eine Schrifthöhe von mindestens 3 mm aufweisen um lesbar zu sein. Für in die Oberfläche eingelassenen Text oder Details empfehlen wir eine Mindeststrichstärke von 1mm bei einer Tiefe von mindestens 1,5 mm.
Schrift sollte mindestens eine Höhe von 4,5 mm besitzen um lesbar zu bleiben.
Für Beschriftungen werden Schriftarten ohne Serifen empfohlen.

Löcher und Spalten

Die Mindestmaße sind stark davon abhängig, wie die Wandstärke Ihrer Modelle an den jeweiligen Stellen ist. 
Löcher sollten grundsätzlich mindestens einen Durchmesser von 1 mm aufweisen, Spalten eine Breite von ebenfalls 1 mm, da sonst den Kollegen in der Fertigung keine Möglichkeit der Reinigung gegeben wäre, und Löcher und Spalten unter 1 mm sehr wahrscheinlich durch den Hitzeeintrag in das Material schon beim Bauprozess „verbacken“ würden.

Haltbarkeit in Abhängigkeit der Bauausrichtung

Bei dem Selektiven Lasersintern wird das Modell schichtweise aufgebaut, und obwohl wir Ihre Modelle versuchen in der jeweils optimalen Ausrichtung zu fertigen um Schwachstellen zu minimieren, kann es je nach Modell dazu führen, das nicht alle Elemente gleich stark belastet werden können.
Die Ausrichtung des Modelles während des Bauprozesses hat auch Einfluss auf die Wiedergabegenauigkeit von z.B. Bohrlöchern. Diese sollten im Idealfall stets parallel zu X-Y-Fläche gefertigt werden um eine möglichst runde Wiedergabe zu ermöglichen. Wenn aber Modelle Bohrungen in verschiedenen Richtungen besitzen, wird es dadurch aber nicht möglich jedes Bohrloch ideal auszurichten.

Ober- & Unterseite

Bei der Fertigung im Lasersintern, entstehen an der Unterseite des Modelles (bezieht sich auf die Ausrichtung im Bauraum) abgerundete Kanten, und an der Oberseite des Modelles sehr harte kanten, stellenweise mit einer Gratbildung.

Mehrere Bauteile in einer Druckdatei

In einer Modelldatei können natürlich mehrere Einzelmodelle enthalten sein, was auch einen großer Vorteil dieser Verfahren gegenüber anderen, klassischen Fertigungsmethoden darstellt, da so z.B. bewegliche Baugruppen wie Scharniere oder Ketten am Stück gefertigt werden können.
Eine Sammlung von nicht zusammenhängenden Einzelteilen in einer Druckdatei führt aber bei der Fertigung im 3D-Druck jedoch häufig zu Problemen, da die Bauteile womöglich in dieser Anordnung nicht optimal für den Bauprozess positioniert werden können. Oft muss man dadurch Einbußen bei der Qualität der Fertigung in Kauf nehmen.
Die Reinigung der Modelle wird dadurch häufig erschwert sowie der Aufwand des Sortierens für etwaige Nacharbeiten wie Färben oder Gleitschleifen erhöht.
Es ist ebenfalls möglich, mehrere Einzelteile mit z.B. Stegen zu verbinden, oder auf einem Ring „aufzufädeln“, so dass der Bausatz als ein Teil behandelt werden kann. Dabei müssen die Stege mindesten 2 mm stark angelegt werden, damit sichergestellt werden kann, dass keine Einzelteile während der Fertigung verloren gehen können.

Auflösung von STL-Druckdaten

Das derzeitig für den 3D-Druck verwendete Datenformat ist das STL-Format. Dieses beschreibt mithilfe von Dreiecken die Oberflächen des Modelles. Der Detailgrad des Modelles bestimmt sich durch die Anzahl der verwendeten. Besonders bei Rundungen im Modell ist eine recht hohe Anzahl von Dreiecken notwendig.
Ein Richtwert für die Fertigung im Selektiven Lasersintern aus Kunststoff ist eine Abweichungstoleranz von 0,01 mm bei einer Winkeltoleranz von .  

Nachbehandlung

Lasergesinterte Bauteile können natürlich unbehandelt verwendet werden, es lassen sich aber durch einige Nachbehandlungen höhere Qualitäten der Modelle erzielen.
Wir bieten die Möglichkeit, Modelle einzufärben oder zu trowalisieren. Diese beiden Nachbehandlungen lassen sich auch kombinieren.
Eine Infiltrierung der Modelle würde die Oberfläche der Modelle schließen.
Um eine möglichst nahe Optik eines Serienteiles zu erreichen, bietet sich die Lackierung der Oberfläche an.
Die Anforderungen an die Modelle je nach gewünschter Nachbehandlung werden hierauf folgend weiter erläutert.

Färben von Sinterteilen

Die maximale Größe für Modelle welche gefärbt werden können, beträgt: 200 x 200 x 200 mm. Sollten Ihre Modelle größer sein, so können wir gern individuell prüfen, ob eine Einfärbung für uns umsetzbar ist.
Bei der Färbung von dünnwandigen Modellen besteht das Risiko, dass sich die Bauteile aufgrund der nötigen Temperatur beim Färbeprozess verziehen können.

Daher sollten Bauteile, welche gefärbt gewünscht werden, dickwandiger konstruiert werden.
Bei der Einfärbung kann es zu leichten Farbschwankungen kommen, dies tritt besonders bei unterschiedlich starken Wandstärken auf. Da der Färbeprozess leider kleineren Schwankungen unterliegt, kann es auch zu Abweichungen der Farbdarstellung bei einer späteren Nachbestellung kommen.

Die angebotenen Standardfarben sind momentan:

Schwarz | Blau | Grün | Rot | Orange | Gelb | Braun | Violett

Sollten Sonderfarben (ähnlich RAL-Tönen) gewünscht sein, kann eine Farbermittlung für eine Färbung für 75€ pro Farbe angeboten werden.

Gleitschleifen/Trowalisieren

Das Gleitschleifen, auch Trowalisieren genannt, bieten wir für Bauteile bis zu einer Größe von 200 x 200 x 400 mm an. Die Wandstärken sollten mindestens 1 mm betragen, bei größeren Modellen oder größeren Flächen mindestens 2,5 mm, da sonst eine recht große Gefahr besteht, dass dünne Wandungen durch den Schleifprozess beschädigt werden können.
Durch den Schleifprozess werden die Oberflächen geglättet aber auch scharfe Kanten am Modell gebrochen und leicht abgerundet.
Bei größeren Flächen über 50 x 50 mm kann es dazu führen, dass leichte Schleifspuren erkennbar sind.

Unbehandeltes Modell
Unbehandeltes Modell

Unbehandeltes Modell

Gleitgeschliffenes Modell

Gleitgeschliffenes Modell

Lackieren

Beim Lackieren von Lasergesinterten Bauteilen muss zunächst eine gleichmäßige, glatte Oberfläche geschaffen werden. Dies wird erreicht durch mehrmaliges Grundieren und Schleifen. Da dies ein händischer Prozess ist, und nicht alle Stellen eines Modelles gut erreichbar sind, kann es dabei zu Abweichungen der Oberflächengüte kommen. Oft sind innenliegende Geometrien nur schlecht oder sogar gar nicht für den Bearbeiter erreichbar.

Infiltrierung

Durch die Infiltrierung der Modelle kann eine Wasser- und Gasdichtigkeit erzeugt werden.
Das Infiltrat besitzt eine Trinkwasserzulassung.

Premium-Finish

Das Premium-Finish umfasst eine Intensiv-Trowalisierung mit speziellem Schleifgut, intensive Färbung mit hochwertigen Farbpigmenten und eine abschließende Infiltrierung der Modelle.
Die maximale Größe für Modelle welche im Premium-Finish behandelt werden können, beträgt:
200 x 200 x 200 mm.

Diese Webseite verwendet Cookies der Firma Google, um Ihre Dienste bereitzustellen, Anzeigen zu personalisieren und Zugriffe zu analysieren. Informationen darüber, wie die Nutzer die Webseite verwenden werden an Google weitergegeben. Durch die Nutzung dieser Webseite erklären Sie sich damit einverstanden, dass diese Cookies verwendet. Weiterlesen …