Lasersintern

Lasersintern ist ein pulverbettbasiertes Fertigungsverfahren: Ein Laserstrahl erhitzt feines Pulver genau dort, wo der Bauteilquerschnitt liegt, bis die Körner zusammenwachsen. Bei Kunststoff läuft das als SLS mit Polyamidpulver, bei Metall unter Namen wie DMLS. Im Kunststoffpulverbett trägt das umliegende lose Pulver das Bauteil, solange der Baujob läuft, im Metallpulverbett kommen zusätzlich angebundene Stützstrukturen dazu.

Warum das Verfahren Sintern heißt

Der Begriff stammt aus der Pulvermetallurgie. Dort verbinden sich Partikel durch Diffusion an den Korngrenzen, ohne vollständig flüssig zu werden, und im Bauteil bleibt eine Restporosität. Bei heutigen Kunststoffanlagen schmilzt das Polyamid am Laserpunkt dagegen weitgehend auf, die Bezeichnung ist also eher historisch als physikalisch genau. Im Metallbereich verhält es sich ähnlich: DMLS war ursprünglich eine Herstellerbezeichnung, technisch beschreibt Laserstrahlschmelzen (SLM oder LPBF) den Vorgang treffender.

Das Prozessfenster ist eng

Die Anlage heizt den Bauraum knapp unter den Schmelzpunkt des Pulvers vor, bei PA12 (Schmelzpunkt rund 180 °C) also in den Bereich um 170 °C. Ist es zu kühl, ziehen sich frisch belichtete Flächen zusammen und die Kanten stellen sich auf. Dieses Curling kann den Beschichter beim nächsten Überfahren treffen und den Baujob ruinieren. Ist es zu warm, backt umliegendes Pulver an und die Maße laufen weg. PA12 schwindet beim Abkühlen um rund 3 Prozent, was die Maschine über Skalierungsfaktoren je Achse vorhält. Dazu kommt die Pulveralterung: Material aus dem Pulverkuchen wird gesiebt und nur mit einem festen Anteil Neupulver wieder eingesetzt, sonst zeigen die Oberflächen eine Orangenhaut.

Typische Konstruktionsfehler

Häufig scheitern geschlossene Hohlräume. Ohne Entpulverungsöffnung bleibt das lose Pulver eingeschlossen, das Teil wird schwerer als gerechnet und rieselt später aus feinen Spalten nach. Plane deshalb mindestens zwei Öffnungen ein, damit das Pulver abfließen kann. Bewegliche Baugruppen brauchen einen Spalt von einigen Zehntelmillimetern, sonst versintern die Flächen am Rand miteinander und das Gelenk sitzt fest. Die Oberfläche bleibt matt und leicht porös, sie nimmt Feuchtigkeit und Farbe auf. Tragende Gewinde schneidest du besser nach oder ersetzt sie durch Gewindeeinsätze.

Einordnung für dein Projekt

Lasersintern rechnet sich über den Baujob, nicht über das Einzelteil. Ein einzelnes Bauteil trägt anteilig den ganzen Bauraum mit, bei dicht verschachtelter Bauraumfüllung sinkt der Stückpreis deutlich. Für Einzelstücke oder schnelle Konstruktionsschleifen bleibt FDM die naheliegende Wahl, auch bei sehr großen Bauteilen. elbe3D in Magdeburg druckt ausschließlich mit Filament und bietet kein Lasersintern an. Geht es dir um die Eigenschaften von Polyamid, drucken wir PA12 als Filament; braucht dein Bauteil wirklich das Pulverbett, sagen wir dir das offen.