24.10.2024
7 Minuten
Lasersintern im Vergleich zu anderen 3D-Druckverfahren
Die additive Fertigung – auch als 3D-Druck bekannt - bietet eine Vielzahl an Druckverfahren, die sich für unterschiedliche Anwendungen und Branchen eignen. Besonders in der Produktentwicklung und im Prototypenbau hat der 3D-Druck klassische Fertigungsverfahren in vielen Fällen bereits abgelöst. Im Bereich des 3D-Drucks gilt das Lasersintern (SLS) als eine der effizientesten und leistungsstärksten Technologien. Doch wie schneidet das Verfahren im Vergleich zu anderen 3D-Drucktechnologien ab und welche Vorteile bietet es speziell für industrielle Anwendungen?
Selektives Lasersintern (SLS) - Hochpräzises 3D-Druckverfahren
Das Selektive Lasersintern (SLS) ist ein hochentwickeltes Pulverbettverfahren, das speziell für die Herstellung komplexer, funktionsfähiger Prototypen und Kleinserien-Bauteile entwickelt wurde. Bei diesem 3D-Druckverfahren wird eine feine Schicht aus pulverförmigem Material, meist Polyamid, Schicht für Schicht aufgetragen und mittels eines präzise gesteuerten Lasers punktgenau erhitzt und verschmolzen. Das noch nicht geschmolzene Pulver fungiert dabei als Stützmaterial, wodurch keine zusätzlichen Stützstrukturen erforderlich sind. Diese Eigenschaft minimiert den Nachbearbeitungsaufwand und ermöglicht gleichzeitig die Konstruktion von besonders komplexen Geometrien.
SLS ist für Unternehmen, die auf hohe Genauigkeit und mechanische Belastbarkeit ihrer Prototypen angewiesen sind, eine der aktuell leistungsstärksten Druckverfahren. Der Einsatz von Polyamiden oder glasgefülltem Nylon macht den Druck von präzisen, extrem belastbaren und temperaturbeständigen Bauteilen möglich. SLS wird hauptsächlich im industriellen Prototypenbau und für die Fertigung von Kleinserien in der Automobilindustrie, der Medizintechnik oder im Maschinenbau eingesetzt.
Ein enormer Vorteil des Verfahrens liegt in der Wiederholgenauigkeit. Die gleichbleibend hohe Qualität der Bauteile mit geringsten Massabweichungen sorgt dafür, dass SLS nicht nur für Prototypen, sondern auch für funktionsfähige Endbauteile verwendet werden kann. Für industrielle Anwender bietet Conrad mit dem Raise3D Pro2 Plus 3D Drucker einen 3D-Drucker an, der besonders für präzise und grossformatige Bauteile geeignet ist.
Wie funktioniert FDM im Vergleich?
Das Fused Deposition Modeling (FDM) ist eines der weltweit verbreitetsten 3D-Druckverfahren und wird vor allem wegen seiner Benutzerfreundlichkeit und der geringen Materialkosten geschätzt. Bei FDM wird ein thermoplastisches Filament, wie z. B. ABS, PLA oder PETG, durch eine erhitzte Düse geschmolzen und Schicht für Schicht auf die Druckplattform aufgetragen. Die Druckmethode eignet sich für die Herstellung einfacher Prototypen und Designmodelle, wo eine hohe mechanische Belastbarkeit oder Präzision nicht die oberste Priorität ist.
FDM ist kostengünstig, die Nachbearbeitung gedruckter Teile vergleichsweise unkompliziert. In Fällen, in denen geringere Ansprüche an mechanische Eigenschaften oder Temperaturbeständigkeit gestellt werden, ist FDM eine vor allem wirtschaftlich sinnvolle Lösung für schnelle und funktionale Prototypen.
Jedoch sind beim FDM-Verfahren im Vergleich zum Lasersintern (SLS) einige Einschränkungen hinzunehmen. Die Druckgenauigkeit ist geringer, da die einzelnen gedruckten Schichten dicker sind - was wiederum zu einer raueren Oberflächenstruktur führt. Zudem werden häufig Stützstrukturen benötigt, die nach dem Druck manuell entfernt werden müssen. Diese Stützstrukturen verbrauchen zusätzliches Material, erhöhen die Zeitdauer für den Druck und auch den Nachbearbeitungsaufwand. FDM-Drucke sind in der Regel weniger stabil und weniger temperaturbeständig als Bauteile, die mit SLS gedruckt wurden. Dennoch ist FDM eine empfehlenswerte Technologie für Unternehmen mit limitiertem Budget oder in Szenarien, in denen schnelle Prototypen für erste Designstudien ausreichen.
Bei Conrad finden Sie eine breite Auswahl an hochwertigen FDM-Druckern, beispielsweise den UltiMaker S5, einer der modernsten, präzisesten und zuverlässigsten Desktop-3D-Drucker auf dem Markt.
SLA – Präzision und Detailgenauigkeit
Das Stereolithografie-Verfahren (SLA) gehört zu den ältesten und präzisesten 3D-Druckmethoden. Bei diesem Verfahren wird flüssiges Kunstharz (Resin) in einem Behälter durch einen UV-Laser punktgenau ausgehärtet. Schicht für Schicht entsteht so ein hoch detailliertes Modell. SLA zeichnet sich vor allem durch seine aussergewöhnliche Präzision und die Fähigkeit, extrem feine Details und glatte Oberflächen zu erzeugen, aus. Die hohe Auflösung macht SLA zu dem bevorzugten 3D-Druckverfahren für Anwendungen, bei denen die Detailgenauigkeit entscheidend ist - etwa in der Schmuckherstellung, in der Zahntechnik oder bei medizinischen Modellen. Die Unterschiede zwischen SLA und Lasersintern (SLS) sind vor allem in den verwendeten Materialien und der Belastbarkeit der Bauteile zu finden.
Während beim SLA-Verfahren flüssiges Kunstharz verwendet wird, das durch Licht gehärtet wird, verarbeitet das SLS-Verfahren pulverförmige Materialien wie Polyamide und Metalle, die durch Laserschmelzen zusammengefügt werden. Bauteile, die mit SLA gefertigt werden, sind im Vergleich zu SLS-Teilen weniger robust und weniger temperaturbeständig. SLS-Teile eignen sich eher für dekorative oder visuell anspruchsvolle Anwendungen als für funktionale Prototypen, die hohen mechanischen Belastungen standhalten müssen. Ein grosser Vorteil von SLA liegt in der besonders glatten Oberflächenstruktur, die ohne grosse Nachbearbeitung erreicht wird.
Bei Conrad finden Sie natürlich auch SLA-Drucker und Zubehör im Sortiment. Gerne empfehlen wir den Formlabs Form 3B, der modernste Low Force Stereolithography unterstützt und für den Einsatz in medizinischen Anwendungen zugelassen ist.
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Warum Lasersintern für die Industrie unverzichtbar ist
Das Selektive Lasersintern (SLS) bietet einzigartige Vorteile, die vor allem in anspruchsvollen, industriellen Anwendungen zum Tragen kommen. SLS ermöglicht die Herstellung mechanisch belastbarer und temperaturbeständiger Bauteile, die sowohl in der Prototypenphase als auch in der Serienproduktion eingesetzt werden können.
Hohe mechanische Festigkeit und vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Ein Hauptvorteil ist die hohe mechanische Festigkeit der Bauteile, die mit SLS gedruckt werden. Die Bauteile halten hohen Zug- und Druckbelastungen problemlos stand. Anwendungsfelder für SLS zeigen sich in Branchen wie dem Maschinenbau, der Automobilindustrie und der Luftfahrt, wo hohe mechanische und thermische Anforderungen an technische Komponenten gestellt werden. Besonders bei der Produktion von Funktionsprototypen, die unter realen Einsatzbedingungen getestet werden, zeigt SLS seine Stärke. Diese Prototypen sind nicht nur optisch ansprechend, sondern auch vollständig funktionsfähig, was für die Entwicklung und Validierung von Produkten den oftmals entscheidenden Wettbewerbsvorteil darstellt.
Komplexe Geometrien ohne Einschränkungen
Mittels SLS lassen sich komplexe Geometrien ohne Stützstrukturen herstellen. Im Gegensatz zu Verfahren wie FDM oder SLA, die oft aufwändige Stützkonstruktionen erfordern, nutzt SLS das noch nicht geschmolzene Pulver als Stützschicht. Dies ermöglicht es, komplexe und filigrane Strukturen, hohle Bauteile und ineinander verzahnte Teile zu drucken. Dies wiederum reduziert den Materialverbrauch und vereinfacht die Nachbearbeitung. SLS spart somit Zeit und Kosten im Prototypenbau - und erhöht die Flexibilität im Designprozess, da die Geometrien der Bauteile weniger Einschränkungen unterliegen.
Grosse Auswahl an Materialien für kundenspezifische Lösungen
Ein weiterer Pluspunkt ist die breite Materialvielfalt, die via SLS zum 3D-Druck verwendet werden kann. Polyamid ist das am häufigsten verwendete Material, da es eine hohe Festigkeit und chemische Beständigkeit aufweist. Es gibt jedoch auch hochleistungsfähige Materialien wie glasgefüllte Polyamide oder Verbundwerkstoffe, die speziell für Anwendungen in der Medizintechnik oder im Automobilbau entwickelt wurden. Diese Materialvielfalt macht massgeschneiderte Lösungen für spezifische Anforderungen möglich, sei es für erhöhte mechanische Belastbarkeit, chemische Resistenz oder Temperaturbeständigkeit.
Wiederholgenauigkeit für die Serienproduktion
SLS bietet ausserdem eine extrem hohe Wiederholgenauigkeit und Präzision, was das Verfahren für die Serienproduktion besonders wertvoll macht. Durch die präzise Steuerung des Lasers und die gleichmässige Verteilung des Pulvers lassen sich Bauteile mit minimalen Toleranzen herstellen, die in der Serienfertigung eine gleichbleibende Qualität sicherstellen. Die Investitionskosten für SLS-Drucker sind zwar höher als bei anderen Verfahren, doch die Einsparungen durch geringere Nachbearbeitungskosten, den effizienteren Materialeinsatz und die Möglichkeit, Pulverüberschuss wiederzuverwenden, machen das Verfahren auf lange Sicht besonders bei Prototypen und Kleinserien wirtschaftlich rentabel.
Welches Verfahren eignet sich für welche Anwendung?
Die Wahl des richtigen 3D-Druckverfahrens für ein Unternehmen hängt von verschiedenen Faktoren ab, die durch die Anforderungen des jeweiligen Projekts definiert werden. Der Kostenrahmen steht natürlich immer im Fokus:
Fused Deposition Modeling (FDM)
FDM ist die beste Wahl, wenn es um einfache, kostengünstige Prototypen geht, da die Anschaffungskosten für Drucker und Materialien relativ niedrig sind. Für Unternehmen, die schnelle und preiswerte Modelle benötigen, ohne grossen Wert auf Präzision oder Belastbarkeit zu legen, ist FDM ein geeignetes Druckverfahren.
SLA – Präzision und Detailgenauigkeit
SLS und SLA hingegen empfehlen sich für anspruchsvollere Anwendungen, bei denen komplexe, präzise, funktionsfähige oder mechanisch belastbare Teile erforderlich sind. Bei den beiden 3D-Druckverfahren sind die Investitionskosten hoch, aber die Qualität der Bauteile rechtfertigt diese Ausgaben vor allem bei höherwertigen Prototypen und Funktionsbauteilen.
Die Materialanforderungen sind ein weiterer wichtiger Faktor, wenn es um die Auswahl des richtigen Druckverfahrens für den Prototypenbau geht. Lasersintern (SLS) ist zu bevorzugen, wenn mechanisch belastbare Kunststoffe wie Polyamid oder sogar Metalle gedruckt werden sollen. Für funktionale Prototypen, die realen Bedingungen standhalten müssen, ist SLS daher oft die beste Wahl.
SLA hingegen eignet sich hervorragend für Anwendungen, bei denen es auf feine Details und eine glatte Oberflächenstruktur ankommt, etwa im Bereich der Schmuckherstellung oder bei medizinischen Modellen.
Die erforderliche Detailgenauigkeit darf bei der Verfahrenswahl nicht unberücksichtigt bleiben. SLA besticht durch seine Fähigkeit, extrem feine Details mit hoher Präzision zu drucken. Wenn jedoch mechanische Belastbarkeit und Funktionalität wichtiger sind als optische Feinheiten, stellen FDM und SLS die bessere Lösung dar. Diese Verfahren ermöglichen die Herstellung robuster und funktionaler Prototypen, wobei FDM vor allem durch seine einfache Handhabung und SLS durch die Belastbarkeit der gedruckten Teile überzeugt.
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Conrad: Ihr Partner für Lasersintern im Prototypenbau
Im Vergleich zu FDM und SLA zeigt sich, dass das Lasersintern besonders in der industriellen Fertigung und im Prototypenbau seine Stärken voll ausspielen kann. Die Möglichkeit, robuste, präzise und komplexe Bauteile ohne Stützstrukturen zu fertigen, macht SLS zur ersten Wahl für die Prototypenfertigung im Maschinenbau, der Automobilindustrie und der Luftfahrt. Zwar sind die Anschaffungskosten höher, doch auf lange Sicht amortisieren sich diese durch die hohe Qualität und Wiederholgenauigkeit der gefertigten Teile.
Conrad unterstützt Ihr Unternehmen gerne, wenn Sie Ihre Prototypenfertigung durch Lasersintern optimieren wollen. Mit unserem breiten Produktangebot an 3D-Druckern und Materialien bieten wir massgeschneiderte, wirtschaftliche Lösungen für jede Druckanforderung. Möchten Sie mehr über unsere Lösungen im Bereich SLS erfahren oder mit unseren Experten das perfekte Konzept für Ihre Prototypenfertigung entwickeln? Dann nehmen Sie doch gleich Kontakt mit uns auf!
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