3D-Druck Service

Metalldruck

SLM | DMLS | MBJ

Direktes oder indirektes Drucken von Metall 

Metall 3D Druck

Das Drucken von Metall eröffnet der Additive Fertigung neue Einsatzgebiete und macht den 3D-Druck für die Automobilindustrie, sowie der Luft- und Raumfahrt interessant. Bereits heute werden viele Bauteile aus Stahl in kleinen Serien für die Industrie gedruckt. 

 

 

Vorteile von 3D-gedruckten Metall:

Materialvielfalt

Gewichtsreduktion

Objekte können im Gewicht reduziert werden, da mit Freiformen gearbeitet wird. Man kann zum Beispiel ein massives Objekt ausgehöhlt und den so entstandenen Hohlraum mit einer Stützstruktur (Infill) versehen. So können Sie massive Metallobjekte mit z.B. 60% Füllung Drucken – Dies bedeutet eine 40% Gewichtsreduktion! 

Komplexe Geometrien

Auch sehr filigrane und hochkomplexe, organische Strukturen können additiv gerfertigt werden – wo Systeme wie CNC-Drehen oder Spritzguss an seine Grenzen gerät.

Objekt gedruckt auf Metall 3d Drucker isoliert auf weißem Hintergrund Nahaufnahme.

Einsatzmöglichkeiten:

Produktionswerkzeuge

Werkzeugherstellung

Gussformen

Einsätze

Robuste Gehäuse

Luftleitungen

Ersatzteile

Wärmetauscher und Kühlkörper (Inconel)

Halterungen und Hebevorrichtungen

Prothesen

Metall 3D-Druck gliedert sich in zwei Herstellungsverfahren:

Indirekter Metalldruck

  • Stahl

    Nicht Funktional

  • Edelstahl

    Funktional

Direkter Metalldruck

  • Aluminium

    Funktional

  • Titan

    Funktional

  • Inconel

    Funktional

Direkter Metalldruck

SLM | DMLS - Titan | Aluminium

Oberfläche:

Leicht rau | Griffig

Schichten:

Nicht sichtbar

Schichtstärke:

0,03 – 0,1 mm

Genauigkeit:

max. Modellgröße:

min. Detailgröße:

min. Wandstärke:

0,2 % | Untergrenze ±0,2 mm

440 x 220 x 320 mm

0,25 mm

0,5 mm

Material
Schichtdicke
Schichten Sichtbar
Produktionszeit*
Maximale Größe
Aluminium [AlSi10Mg]0.03 – 0.1 mmNein 13 Tage440 x 220 x 320 mm
Titan [TiAl6V4]0.03 – 0.06 mmNein 12 Tage220 x 220 x 250 mm

* In Arbeitstagen | Werktagen 

Weitere Informationen:

Wir empfehlen:

Bei großen Modellen empfehlen wir das Model auszuhöhlen, sollten Sie ein massives Bauteil benötigen. Hierdurch werden die Druckkosten stark reduziert. Je nach Größe und Einsatz müssen ggfls. Innere-Stützstrukturen (ein Infill) von Ihnen generiert werden.

Verfahren | Vorteile

Bei dem direkten Metalldruck wird ein beispielsweise ein Metallpulver mithilfe eines Laserstrahls eingeschmolzen. So entsteht ein gedrucktes Objekt aus Metall, ohne dass ein Trägermaterial oder zweiter Arbeitsschritt erforderlich ist. Bei dieser Methode können verschieden Metallpulver wie Titan, Aluminium, etc. verwendet werden, wodurch sich eine Vielzahl an Möglichkeiten ergibt.

Direkter Metalldruck sollte gewählt werden, wenn die zu drucken Objekte eine hohe Qualität, besondere Materialeigenschaften oder kleine, hochwertige Serien benötigt werden. Dies betrifft die Bereich Automobilindustrie  [Automotiv], Aeronautik [Luftfahrt], Raumfahrt und Prototypen [Rapid Prototyping], bzw. Spezialdrucke. 

Mithilfe von DMLS lassen sich Objekte aus geometriefrei (werkzeuglos) und gewichtsreduziert realisieren.

Zu den direkten Druckverfahren gehört SLM | DMLSSelektives Laserschmelzen bzw. Selektives Lasersintern

Gewichtsreduktion | komplexe Geometrien

Direkter Metalldruck hat den Vorteil, dass komplexe Geometrien mit einer hohen Präzision gefertigt werden. Zudem sind komplexe innere Strukturen und eine Gewichtsreduktion möglich, da mit Freiform gearbeitet wird! 

Dichte reduzieren 

Innere Strukturen

Komplexe Strukturen

Designanpassung

Massive Objekte aushöhlen

Indirekter Metalldruck

MJB | Stahl Edelstahl

Oberfläche:

Leicht rau | Glatt

Schichten:

Nicht sichtbar

Schichtstärke:

0,03 – 0,1 mm

Genauigkeit:

max. Modellgröße bis:

min. Detailgröße ab:

min. Wandstärke ab:

±1 % | Nach 2 3 % Schwindungsausgleich

762 x 393 x 393 mm

0,3 mm

0,1 mm

Material
Schichtdicke
Schichten Sichtbar
Produktionszeit*
Maximale Größe
Edelstahl0,03 – 0,1 mmNein 13 Tage45 x 45 x 45 mm
Stahl0.05 mmNein 13 Tage762 x 393 x 393 mm

* In Arbeitstagen | Werktagen 

Weitere Informationen:

Wir empfehlen:

Bei großen Modellen empfehlen wir das Model auszuhöhlen, sollten Sie kein massives Bauteil benötigen. Hierdurch werden die Druckkosten stark reduziert. Je nach Größe und Einsatz müssen ggfls. Innere-Stützstrukturen (ein Infill) von Ihnen generiert werden.

Verfahren | Vorteile

Bei dem indirekten Metalldruck wird eine Metallpulver – Polymer – Mischung verdruckt, da das Metall ein Trägermaterial benötigt. Aus diesem Metall-Polymer-Mischung wird ein leicht überdimensioniertes Model gefertigt, welches als Green State bezeichnet wird. Nun erfolgt ein zweiter Arbeitsschritt, welcher beim direkten Drucken entfällt, das Sintern.

Die so gefertigten Modelle [Green State] werden für eine definierte Zeit bei über 1.200C° gesintert. Bei diesem Arbeitsschritt verschmilzt das Metall zu einem festen Objekt, während Reststoffe fast rückstandslos verbrennen.

Mithilfe von MJB lassen sich kleine Serien 3D gedruckter Metallobjekten kostengünstig realisieren. 

Zu den indirekten Druckverfahren gehören FDM | Fused Deposition Modeling und MBJ | Metal Binder Jetting

Hohe Stückzahlen

Indirekter Metalldruck hat den Vorteil, dass größere Stückzahlen aus Stahl [mit Bronzeanteil] wirtschaftlich und kostensparend in kurzer Zeit produziert werden können. 

Schrumpfung

Da indirekte Verfahren einen weiteren, thermischen Schritt beinhaltet [das Sintern], sollten die Schrumpfung beim Design berücksichtigt werden. 

Weitere Informationen: Konstruktionshinweise

SLM integra p 400 3d druck
Metallgedruckte Objekte in hoher Präzision

Kurze Vorlaufzeiten

Geometriefrei | Freiformen

Innere | komplexe Strukturen

Keine Werkzeugherstellung | Direkte Fertigung aus der CAD-Datei

Einsatzgebiete:

Rapid Prototyping | Funktion
Rapid Manufacturing
Rapid Prototyping | Design
Privat | Hobby & Ersatzteile
Medizin
Forschung | Bildung

Aushöhlen - Gewicht reduzieren!

Hierfür muss das Model „ausgehöhlt“ werden“ und ein geringerer Infill | Füllwert ausgewählt werden. Hierfür wird ein bestimmte Wandstärke und min. Lochdurchmesser benötigt. Diese müssen beim Designen der CAD Datei generiert werden.

Stahl:               Wandstärke min. 1 mm | Austrittsloch min. 3 mm

Edelstahl:    Wandstärke min. 0.5 mm | Austrittsloch min 3 mm

Aluminium:    Wandstärke min. 1 mm | Austrittsloch min. 3 mm

Titan:           Wandstärke min. 0.5 mm | Austrittsloch von min. 3 mm

Inconel:           Wandstärke min. 1 mm | Austrittsloch von min. 3 mm

Sollten diese Werte unterschritten werden oder kein „Austrittsloch“ designt sein, ist es nicht möglich das eingeschlossene Pulver zu entfernen. Diese verbleibt im Objekt.

Weitere Informationen finden Sie unter: Konstruktionshinweise

Metalle Übersicht

MJB stahlturbine 3d druck

Stahl

Indirekt
Verfahren: MBJ [Metall Binder Jetting]

Bei dem Metall Binder Jetting wird ähnlich wie bei dem MJF | MultiJet Fusion dünnen Bahnen von Metallpulver [Stahl | Bronze] ausgelegt, auf welche durch Präzisionsdüsen Bindemittel aufgetragen wird, ehe eine neue Bahn gelegt wird und sich der Vorgang wiederholt. Dies nun durch Schichten Metallpulver hergestelltes Objekt nennt sich „Green Sate Model“, da das Pulver in Verbindung mit dem Bindemittel einen grünen Farbton erhält. Anschließend wird das Objekt Wärme behandelt (gesintert), wobei das Bindemittel verdampft und ein Bauteil aus Stahl mit einem leichten Anteil Bronze entsteht.

Zusammensetzung: 60% Stahl und 40% Bronze [CU 90% | SN 10%]

Da das MJB Verfahren einen thermischen Schritt beinhaltet [Sintern], sollten die Schrumpfung (2-3%) beim Design berücksichtigt werden. 

Weitere Informationen finden Sie unter: Konstruktionshinweise

Edelstahl

BASF 316L Stainless Steel | Rostfrei

Indirekt
Verfahren: FDM [Fused Deposition Modeling]

Edelstahl – BASF 316 Edelstahlfilament ist mit einem geringen Anteil Kunststoff und einem hohem Anteil Edelstahl durchzogen. Beim fertigen der Modelle werden diese überdimensioniert gedruckt, da beim anschließenden Sintern [Zusammenschmelzen der Schichten] der Kunststoff restlos verbrennt, und das Objekt entsprechende Schrumpfungen aufweißt.

Zusammensetzung: 6% Bor 10% Silizium 10% Aluminium 17% Chrom 12% Nickel 2,2% Molybdän​

MJB edelstahl

Inconel

IN718
Direkt

Bis zu 700°C hitzebeständig

Geeignet für kryogenen Umgebungen

Verfahren: SLM | DMLS [Selektives Laserschmelzen | Direct Metal Laser Sintering]

Inconel wird über DLMS (auch als SLM bekannt) verarbeitet. Hierdurch können besonders feine Strukturen und hoch komplexe Geometrien realisiert werden, wie zum Beispiel Innenstrukturen für  kryogene UmgebungenTurbinen, Triebwerke, Wärmtauscher und Wärmeleiter.

Zusammensetzung: Ni  50 – 55%, Cr  17,0 – 21,0%, Nb  4,75 – 5,5%, Mo  2,8 – 3,3%, Ti  0,65 – 1,15%, Al  0,20 – 0,80%, Co  ≤1,0%, Cu  ≤0,3%, C  ≤0,08%, Si, Mn   ≤0,35%, P, S  ≤0,015%, B  ≤0,006%, Fe  Rest

Titan

Direkt
Verfahren: SLM | DMLS [Selektives Laserschmelzen | Direct Metal Laser Sintering]

Um Titan zu verarbeiten wird auf die selbe Technologie, wie auch beim SLS | Selektivem Lasersintern, eingesetzt: Das Titan wird als feines Pulver mithilfe eines Lasers eingeschmolzen, ehe eine neue Schicht Titanpulver auf das Objekt gelegt wird, ehe diese zum erneuten Einschmelzen appliziert wurde.

Titan turbine 3d druck beispiel grau
aluminium 3d druck beispiel, grau

Aluminium

AlSi10Mg
Direkt
Verfahren: SLM | DMLS [Selektives Laserschmelzen | Direct Metal Laser Sintering]

Aluminium wird über die SLM Technologie verarbeitet, welche mithilfe eines Laseres feinstes Aluminiumpulver verschmilzt. Ist so ein Layer  hergestellt, wird eine neue Schicht Aluminiumpulver aufgetragen und der  Prozess wiederholt sich, während die Bauplattform sich senkt.

Modelle selbst veredeln

Sie können Modelle gerne nach belieben selbst veredeln!

Nachhbearbeitung Veredelung gedruckte Drachen mit Farbe

Oberfläche:

Nicht nachbehandelte Objekte haben eine griffige, leicht raue Auflösung | Schichten nicht sichtbar.

Abmessungen in mm

Gussnorm DIN EN ISO 8062-3: 2008-09

Toleranz in mm

ISO286 IT-Klasse

3DCTG 6± 0,2IT14
3-30 DCTG 6± 0,2IT12
30-60 DCTG 8± 0,5IT13
60-120 DCTG 8± 0,7IT13
120-250 DCTG 8± 0,9IT13
250-400 DCTG 8± 1,1IT13

Dimensionale Genauigkeit

Die Maßgenauigkeit bezieht sich nicht auf die einzelnen Details Ihres Modells, sondern auf dessen Abweichung von der Nennmessung. 

 

Allgemeine Genauigkeit für 3D-gedrucktes Metall:

    • DTTG 6 für Abmessungen unter 30 mm
    • DCTG 8 der DIN EN ISO 8062-3: 2008-09 für Abmessungen zwischen 30 und 400 mm
    • DIN ISO 2768 -1 g (grob) für Abmessungen zwischen 3 mm und 400 mm