Additive Fertigung

Additive Fertigung, oder auch 3D-Druck genannt, ist ein Fertigungsverfahren in der Laserbearbeitung, das noch vergleichsweise jung ist, aber in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen hat.

Die prinzipielle Funktionsweise ist, dass der zu verarbeitende Werkstoff in Pulverform in einer dünnen Schicht auf einer Grundplatte aufgebracht wird. Der pulverförmige Werkstoff wird mittels Laserstrahlung lokal vollständig umgeschmolzen und bildet nach der Erstarrung eine feste Materialschicht. Anschließend wird die Grundplatte um den Betrag einer Schichtdicke abgesenkt und erneut Pulver aufgetragen. Dieser Zyklus wird so lange wiederholt, bis alle Schichten umgeschmolzen sind und ein dreidimensionales Endprodukt entstanden ist.

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen dem selektiven Laserschmelzen (SLM) und dem selektive Lasersintern (SLS). Die Funktionsweise ist ähnlich, nur, dass der Werkstoff beim SLM-Verfahren metallisches Pulver (Stahl, Aluminium, Titan, Edelmetalle, Keramik, etc.) ist, beim SLS-Verfahren hingegen Kunststoffpulver verwendet wird.

Beim selektiven Laserschmelzen werden zum Schmelzen von Metallpulver meist single-mode CW-Faserlaser mit Leistungen von einigen hundert Watt bis 1.5 kW verwendet, wohingegen beim Kunststoff einige Watt ausreichen. Auch kommen beim SLS-Verfahren Laserdioden oder CO2-Strahlquellen zum Einsatz.

Die Einsatzgebiete und Vorteile gegenüber anderen Fertigungsverfahren zur Erzeugung dreidimensionaler Werkstücke sind enorm:

  • Erzeugung von sehr komplexen Strukturen und Hinterschnitte
  • Erzeugung von Leichtbaukonstruktionen bei gleichzeitig hoher Festigkeit
  • Hohe Flexibilität da sich Werkstückform sehr einfach über 3D-Daten generieren lässt. Daher ist der 3D-Druck auch eine kostengünstige Fertigungsvariante gerade bei geringen Stückzahlen.
  • Es fällt weniger Abfall an als bei herkömmlichen Produktionsverfahren, da das überschüssige Pulver meist wieder verwendet werden kann.