SLS-Drucken bleibt ein aufwendiger Prozess

So faszinierend und gegebenenfalls auch arbeitserleichternd der Prozess sein kann (schließlich entfällt bei geschickter Konstruktion das Zusammenbauen aus verschiedenen Teilen), so arbeitsreich bleibt der ganze Druckprozess. Da nicht-gesintertes Pulver aufgrund der globalen Erhitzung des Bauraums trotzdem zu einem gewissen Teil degeneriert, kann es nur zu einem bestimmten Anteil wiederverwendet werden.

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Um möglichst wenig loses Pulver als Nebenprodukt zu verschwenden, empfiehlt es sich daher, den Bauraum möglichst dicht mit Werkstücken zu bepacken. Bei verschiedenen Objekten mit unterschiedlichen Geometrien ist das auch als Rucksackproblem in der Informatik bekannt und das ist bekanntlich vollständig NP-schwer.

Das gleichmäßige Aufheizen und Abkühlen des Bauraums braucht seine Zeit und kostet Energie. Auch das Drucken an sich kann viel Zeit in Anspruch nehmen. Bei günstigen Geräten kann allein dieser Prozess mehrere Tage dauern. Anschließend muss der Pulverblock fachmännisch und unter Einhaltung von Schutzvorschriften per Hand zerlegt und das Werkstück darin freigelegt werden.

Das freie Pulver ist durch seine feine Struktur krebserregend und darf nicht eingeatmet werden. Um diesen Prozess sicher durchführen zu können, wird von den meisten Firmen gleich eine Reinigungs- und Auffangstation für ihre Produkte angeboten. Hiermit kann das Freilegen professionell und sicher vonstatten gehen. Das überflüssige Pulver wird aufgefangen und kann dort auch gleich mit neuem Pulver vermischt und fertig verpackt für den nächsten Druck bereitgestellt werden. Allerdings sind solche Hilfsmittel nicht gerade günstig und benötigen einen zusätzlichen Stellplatz am Installationsort.

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Auf der Messe stellte der überwiegende Teil der Aussteller Produkte im Zusammenhang mit SLS-Druck aus. Es werden viele Metalldrucker und entsprechendes Zubehör angeboten. Leider sind diese Geräte immer noch sehr teuer. Der Einstieg beginnt bei etwa 100.000 Euro, Spitzengeräte kosten aber auch gern mal mehr als eine Million Euro.

SLS ist in manchen Industrien das wichtigste Verfahren

Trotz solcher Preise haben sich diese Geräte in Industrien wie der Luft- und Raumfahrtindustrie oder bei Herstellern exotischer Fahrzeuge mittlerweile etabliert. Deutlich günstiger sind Geräte für das Sintern von Kunststoffen aus der Klasse der Polyamide wie etwa Nylon.

Dieses sehr robuste Material kann auch für viele alltägliche Produkte eingesetzt werden, wie Fahrradgriffe oder Pedale, den passenden Fahrradhelm oder die Halterung für das Telefon am Fahrrad. Für solche und ähnliche Produkte entsteht gerade ein Markt an verhältnismäßig günstigen Einsteigergeräten, die SLS auch für kleine und mittelständische Unternehmen interessant werden lässt.

Der Pionier günstiger Stereolithographie-Drucker Formlabs hat nach mehreren Jahren der Verzögerung sein erstes SLS-Gerät Fuse 1 in den Verkauf bringen können. Mit einem Preis von knapp 20.000 Euro ist es eines der günstigsten Geräte seiner Klasse. Allerdings muss man für die Reinigungs- und Wiederaufbereitungsanlage noch einmal die Hälfte des Kaufbetrags dazurechnen. Mit einem Bauraum von 17 cm x 17 cm x 40 cm und einer Druckzeit bei voller Höhe von rund 24 Stunden stellt es jedoch in diesem Markt ein wirklich interessantes Angebot dar.

  • Shining3Ds AccuFab-L4K ist ein hochwertiger Desktop-SLA-Drucker mit DLP-Technologie. Schön zu erkennen sind die Stützstrukturen, die das eigentliche Werkstück schräg zur Druckplatte halten. Ein typisches Bild für einen SLA-Drucker. (Bild: Elias Dinter)
  • Der Formlabs Fuse 1 ist nach mehrjähriger Verzögerung nun auf dem Markt erhältlich. Er gehört zu den günstigsten SLS-Druckern für Polyamide. (Bild: Elias Dinter)
  • Mit dem Fuse Sift bietet Formlabs auch die passende Aufbereitungsstation an. Hier können die Bauteile vom losen Pulver gereinigt werden, welches von der Anlage abgesaugt und durchsiebt wird. (Bild: Elias Dinter)
  • Das überschüssige Pulver wird zur erneuten Benutzung mit frischem Pulver in einem bestimmten Verhältnis ergänzt. Der Behälter wird anschließend manuell seitlich eingehakt und von der Maschine durch Rotation gleichmäßig vermischt. Die fertige Mischung steht nun für einen neuen Druck bereit. (Bild: Elias Dinter)
  • Der Formlabs Form 3L ist einer der größeren SLA-Drucker auf dem Markt. Er wird auch zusammen mit einer Wasch-Station und einer UV-Belichtungs-Station zum gleichmäßigen Aushärten der Werkstücke angeboten. (Bild: Elias Dinter)
  • Wie Carbon versucht sich auch Formlabs an Schuhsohlen. (Bild: Elias Dinter)
  • Das Kinderlaufrad hat Formlabs-CEO Maxim Lobovsky designt und aus zwei Teilen in einem Druckvorgang auf dem Form 3L hergestellt. Durch eine Simulation der dynamischen Belastung konnte der Rahmen hinsichtlich Gewicht und Materialverbrauch optimiert werden, sodass auch das verwendete Kunstharz der Energie eines Kindes standhält. Das ausgestellte Laufrad ist eine Kopie des Originals, das Lobovskys Kleinkind täglich mit Begeisterung verwendet, wie der Vater stolz auf dem Handyvideo beweist. (Bild: E
  • Ein bunter Mix aus SLA- und SLS-Drucken. Ob High Heels oder das Brillengestell aus dem Sinter-Drucker oder doch lieber das flexible Brillengestell aus Kunstharz? Das Rad vereint festes und elastisches Kunstharz. Highlight auf dem Tisch ist der bewegliche Handschuh, der aus einem Stück mit funktionierenden Gelenken im SLS-Verfahren gedruckt wurde.
Der Formlabs Fuse 1 ist nach mehrjähriger Verzögerung nun auf dem Markt erhältlich. Er gehört zu den günstigsten SLS-Druckern für Polyamide. (Bild: Elias Dinter)

Alternativ gibt es die Lisa der Firma Sinterit, die schon für knapp unter 10.000 Euro über den Ladentisch geht. Allerdings hat sie einen deutlich kleineren Bauraum und braucht für einen Druck mehrere Tage. Die große Schwester Lisa X ist von den technischen Daten näher am Fuse 1, aber preislich in einer ähnlichen Region.

Ein Kuriosum ist das Sintratec Kit der gleichnamigen Schweizer Firma Sintratec, das wohl als Reminiszenz an die Anfangszeit der Firma angeboten wird. Es ist ein Bausatz für einen kompletten SLS-Drucker, für dessen Zusammenbau man ein bisschen Geschick und drei Tage Zeit einrechnen sollte. Dafür erhält man für unter 5.000 Euro den maximal günstigen Einstieg in die SLS-Drucktechnik - allerdings mit einem doch recht bescheidenen würfelförmigen Bauraum mit einer Kantenlänge von gerade einmal 11 cm.

Wo liegt der Anwendungsbereich von SLS?

So mächtig die SLS-Technik sein mag: Die genannten Preise und vor allem die Druckgeschwindigkeit von über einem Tag zeigen, dass die Technik auf dieser Grundlage nur für den Einsatz bei individualisierten Produkten stattfinden kann. Vielleicht hat sie noch eine Chance bei Produkten, bei der eine Markteinführung sehr zeitkritisch und eine mehrwöchige Anlaufphase für eine konventionelle Massenfertigung nicht tragbar sind. Im medizinischen Bereich, etwa bei Prothesen, versuchen es die Hersteller ebenfalls, treffen hier aber auch nicht selten auf ein eher konservatives Umfeld und stehen mit SLA in harter Konkurrenz.

Anders sieht die Situation bei den Metall-Sinter-Druckern aus, die sich bei der Fertigung von hochspezialisierten Geräten wie Raketen, Flugzeugen oder Rennwägen schon einen festen Einsatzbereich erobert haben. Das Thema Metalldruck ist aber zu komplex, um an dieser Stelle angemessen diskutiert zu werden.

Wer Interesse daran hat, sich einen Überblick über die ganzen am Markt existierenden Technologien zu verschaffen und sehen will, wie diese voneinander abhängen, sollte sich den AM Field Guide der Formnext ansehen. Die Formnext 2021 in den Frankfurter Messehallen ist bereits Geschichte, jedoch findet am 30. November und am 1. Dezember noch eine digitale Veranstaltung statt, an der man teilnehmen kann.

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 Carbon zeigt die Zukunft der industriellen Massenfertigung
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derdiedas 06. Dez 2021 / Themenstart

Deshalb habe ich mir einen Ultraschallreiniger gekauft (3L), der ist mit Isophropanol...

PULVERMEISTER 30. Nov 2021 / Themenstart

Wir haben dazu inzwischen die 4te Iteration auf der Formnext in Frankfurt präsentiert...

Garbagecollect 30. Nov 2021 / Themenstart

Heute und morgen gibt es die Digital Days der Formnext. Ist natürlich kein Ersatz die...

ashahaghdsa 30. Nov 2021 / Themenstart

Ich sehe Patente auch sehr zwiegespalten. Zum einen soll jemand, der sich was großartiges...

ashahaghdsa 30. Nov 2021 / Themenstart

Evtl. würde ich das Werbevideo dann gegen den TED Talk tauschen oder so. Weil da sieht es...

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