Der SLS-3D-Drucker: Effiziente Herstellung funktionaler Prototypen und Kleinserien

SLS steht für „Selektives Lasersintern“. Dabei wird ein Laser präzise auf das Pulver gerichtet, um es schichtweise zu schmelzen und zu sintern, wodurch ein fertiges Bauteil entsteht. Der Druckraum des SLS-Druckers ist anfangs komplett leer. Eine sehr dünne Schicht Pulver wird mithilfe einer Walze aufgetragen, die den gesamten Druckraum abdeckt. Die erste Schicht wird dann gesintert, und dieser Prozess wiederholt sich immer wieder. Am Ende des Druckprozesses sind alle Teile im Pulver eingeschlossen und müssen während der Nachbearbeitung herausgeholt werden.

Wir haben uns für den Formlabs Fuse 1+ 30W SLS-Drucker entschieden, der zusammen mit der Formlabs Sift Nachbearbeitungsstation eine nahezu staubfreie Arbeitsumgebung bietet. Das ist besonders wichtig in unserem MakerSpace, um die Gesundheit der Studierenden und Mitarbeitenden nicht zu beeinträchtigen. Der Drucker ist derzeit mit Nylon 12 Pulver (auch als PA12 bekannt) ausgestattet.

Der SLS-Drucker positioniert sich als eine Maschine zur Herstellung funktionaler Prototypen und Kleinserien, für die Spritzguss aufgrund der geringen Stückzahl nicht rentabel wäre. Bei Kleinserien ist jedoch in der Regel eine Nachbearbeitung der gedruckten Teile erforderlich, um die gewünschte Oberflächengüte zu erreichen. Hier eignet sich das Strahlen mit Walnussschrot oder ähnlichem Strahlgut.

Da das Pulverbett das Bauteil automatisch trägt, sind keine Stützstrukturen erforderlich, wie dies bei FDM- und SLA-Druckern der Fall ist. Mit SLS-Druckern können sehr komplexe und filigrane Geometrien erzeugt werden. Es ist jedoch nicht möglich, vollständig geschlossene Hohlräume zu erzeugen, da diese dann vollständig mit nicht gesintertem Pulver gefüllt wären.

Im Gegensatz zu FDM-Druckern, bei denen der Druck innerhalb weniger Minuten gestartet werden kann, ist es bei einem SLS-Drucker effizienter, das Bauvolumen mit vielen Teilen auszunutzen, um Materialverschwendung zu minimieren. Das im Druckraum verteilte Material kann nicht zu 100% recycelt werden. Daher empfiehlt es sich, mehrere Teile zu sammeln und sie effizient im Bauraum zu verschachteln, um die höchstmögliche Packungsdichte und damit einen günstigeren Bauteilpreis zu erzielen.

Aktuell sammeln wir Teile und Drucken ungefähr in einem zweiwöchigem Rhythmus. Jede und jeder, die ein Teil im MakerSpace mittels SLS drucken möchte, kann uns gerne ansprechen. Die Software ist die gleiche wie für alle Formlabs-Drucker und intuitiv zu bedienen. Die Schwierigkeit liegt in der Nachbearbeitung, welche im Vergleich zu allen anderen Druckverfahren extrem aufwendig ist. Hierfür kommt die Formlabs Sift Nachbearbeitungsstation zum Tragen, mit der man unter einem Abzug jegliches nicht aufgeschmolzenes Pulver mit einem speziellen Sauger entfernen kann und dieses damit automatisch recycelt. Am Ende kann das nicht verwendete Material wieder in den Drucker gegeben werden und der Druck ist abgeschlossen.