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Lasermikrosintern - 3D Mikrodrucken

Technologie


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Schema der Vakuum-SLS-Anlage größer

Durch die Verlagerung des SLS Prozesses in ein Vakuum/Schutzgas wurde es 2002 erstmals möglich, auch mikro- und sub-mikrofeine Pulver in eimem SLS-Prozess zu verarbeiten. Zum selektiven Lasersintern von submikrofeinen Pulvern gab es vorher keine technisch umsetzbaren Konzepte. Die Verwendung wesentlich feinerer Pulver erlaubte die Erweiterung der Anwendung des SLS Verfahrens zur Herstellung von Einzelstrukturen bis in den Mikrobereich.

Es entstanden ständig weiterentwickelte neuartige SLS-Anlagen, in denen u.a. nanoskalige Pulver verarbeitet werden können. Eine neue Rakelform (Ringrakel) und eine neue Rakelstrategie ermöglichen den Auftrag von Schichten mit Dicken < 1µm. Die Bestrahlung der Pulverschicht mit stochastisch verteilten Pulsen erlaubt das Generieren von nahezu verzugsfreien Teilen. Durch ein neuartiges Verfahren können Mikroteile leicht von der Bauplattform gelöst werden.

Derzeit liegt die Auflösung des Verfahrens bei Schlitzen bei ca. 10µm, bei Stegen bei ca. 20µm und in der Kontur bei < 30µm. Die Rauheit liegt in Abhängigkeit von der Bauteildichte bei bis zu Ra= 1,5µm. Es können u.a. W, Mo, Ta, Cu, Al, Ag, Ti, Stahl, verschiedene Edelstähle und Keramik - Pulver, sowie Gemische verarbeitet werden. Durch Variation der Sinterparameter können z.B. bei Wolfram Bauteildichten von 40% - 70% eingestellt werden. Beim Sintern im Vakuum wurde bei Wolfram eine offene Porigkeit, die zur Infiltration geeignet ist, erzielt. Bei Pulvergemischen wie z.B. W/Cu oder W/Al werden Dichten größer 95% erreicht. Durch einen internen Wechsel des Pulvers während des Bauprozesses können erstmalig Wechselschichtsysteme realisiert werden.

Lasermikrosintern von Keramik ist ebenso möglich. Aus SiSiC können hochaufgelöste Sinterkörper generiert werden. Unter Verwendung von oxidischen Pulvern können sehr feste (Druckfestigkeit über 1000 MPa) mikrostrukturierte Keramikkörper erzeugt werden. Durch thermische Nachbehandlung ist der Weißheitsgrad einstellbar. Mit einem neuartigen Zweistrahlverfahren unter Nutzung von zwei Laserwellenängen konnte die Baurate wesentlich gesteigert werden.

Durch eine in den Bauprozess integrierte Pulververdichtung wurde die Dichte von Sinterkörpern aus Molybdän auf > 95% gesteigert. Damit gelang die Generierung von hochaufgelösten funktionsfähigen Mikro-Turboladern. Der Bauprozess konnte materialspezifisch an Luft durchgeführt werden.

Neueste Untersuchungen zielen auf das Hochrate-Lasermikrosintern mit wesentlich höherer Baurate unter Nutzung von Polygonspiegelscannern und auf das Ultrakurzpulslasermikrosintern mit höherer Auflösung ab. Eine neuartige Rakelmaschine erlaubt das Aufziehen von hochverdichteten Schichten.

Die Kommerzialiserung des Verfahrens (Mikro Laser-Sintern = MLS) erfolgt durch EOS GmbH und 3D Micromac AG in der neugegründeten 3D MicroPrint GmbH in Chemnitz.

 
 
Erstellt: 07.02.2012 16:48:09 | Letzte Änderung: 21.03.2014 14:20:17 | Autor: Robby Ebert, Sascha Klötzer
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