Die Verfahrensparameter spielen eine entscheidende Rolle im Selektiven Lasersintern (SLS) und beeinflussen die Qualität, Präzision und Effizienz des Fertigungsprozesses. Die Verfahrensparameter umfassen alle Einstellungen und Parameter, die für die Durchführung des SLS-Prozesses benötigt werden, wie zum Beispiel Laserleistung, Belichtungszeit, Schichtdicke, Scanstrategie, Pulverflussrate, Prozesstemperatur und Prozesszeit. Im Folgenden werden die wichtigsten Verfahrensparameter im SLS-Verfahren genauer erläutert.
- Laserleistung und -geschwindigkeit: Die Laserleistung und -geschwindigkeit sind entscheidende Parameter, die die Schmelz- und Sintereigenschaften des Pulvermaterials beeinflussen. Eine höhere Laserleistung und -geschwindigkeit können eine höhere Fertigungsgeschwindigkeit und eine höhere Prozesstemperatur ermöglichen, jedoch können auch eine höhere Wärmeeinwirkung und eine erhöhte Verformung oder Verzug des Bauteils auftreten. Eine sorgfältige Optimierung dieser Parameter ist entscheidend, um eine hohe Fertigungsgenauigkeit und -qualität zu gewährleisten.
- Schichtdicke: Die Schichtdicke ist ein wichtiger Parameter, der die Genauigkeit und Oberflächenqualität des SLS-Bauteils beeinflusst. Eine dünnere Schichtdicke ermöglicht eine höhere Auflösung und Genauigkeit des Bauteils, erhöht jedoch auch die Anzahl der Schichten und die Dauer des Fertigungsprozesses. Eine dickere Schichtdicke kann die Fertigungsgeschwindigkeit erhöhen, jedoch auch die Genauigkeit und Oberflächenqualität des Bauteils beeinträchtigen. Eine optimale Schichtdicke hängt von verschiedenen Faktoren wie der Größe und Geometrie des Bauteils sowie der gewünschten Genauigkeit und Oberflächenqualität ab.
- Pulverflussrate: Die Pulverflussrate ist ein wichtiger Parameter, der die Materialzufuhr und -verteilung innerhalb des Bauraums beeinflusst. Eine zu hohe Pulverflussrate kann zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Pulvers führen, was zu einer geringeren Fertigungsqualität und Genauigkeit des Bauteils führen kann. Eine zu niedrige Pulverflussrate kann zu einer unzureichenden Materialzufuhr führen, was die Fertigungsgeschwindigkeit und -effizienz beeinträchtigen kann. Eine optimale Pulverflussrate hängt von verschiedenen Faktoren wie der Größe und Geometrie des Bauteils sowie der gewünschten Genauigkeit und Oberflächenqualität ab.
- Prozesstemperatur und Prozesszeit: Die Prozesstemperatur und -zeit sind entscheidende Parameter, die die Schmelz- und Sintereigenschaften des Pulvermaterials beeinflussen. Eine höhere Prozesstemperatur kann zu einer höheren Sinterrate führen und die Bauteilqualität und -dichte erhöhen, jedoch kann auch eine höhere thermische Belastung und Verformung des Bauteils auftreten. Eine längere Prozesszeit kann ebenfalls zu einer höheren Bauteildichte führen, jedoch kann dies auch zu einer längeren Fertigungszeit und höheren Kosten führen. Eine sorgfältige Optimierung der Prozesstemperatur und -zeit ist entscheidend, um eine hohe Fertigungsgenauigkeit und -qualität zu gewährleisten.
- Scanstrategie: Die Scanstrategie beschreibt die Bewegung des Lasers über das Pulverbett und beeinflusst die Genauigkeit, Geschwindigkeit und Oberflächenqualität des SLS-Bauteils. Es gibt verschiedene Scanstrategien, wie zum Beispiel die Einpunkt- oder Multipunkt-Scanstrategie, die sich in Bezug auf Genauigkeit, Geschwindigkeit und Oberflächenqualität unterscheiden. Eine sorgfältige Auswahl und Optimierung der Scanstrategie ist entscheidend, um eine hohe Fertigungsgenauigkeit und -qualität zu gewährleisten.
- Pulvereigenschaften: Die Pulvereigenschaften, wie die Partikelgröße, -form, -verteilung und -korngröße, beeinflussen die Materialzufuhr, -schmelze und -sinterung im SLS-Prozess. Eine sorgfältige Auswahl des Pulvers und eine präzise Kontrolle der Pulvereigenschaften sind entscheidend, um eine hohe Fertigungsgenauigkeit und -qualität zu gewährleisten.
- Gasatmosphäre: Die Gasatmosphäre im Bauraum des SLS-Systems beeinflusst die Sinterung und Materialzufuhr im Prozess. Eine Schutzgasatmosphäre kann die Oxidation und Verunreinigung des Bauteils reduzieren und die Fertigungsgenauigkeit und -qualität erhöhen. Eine sorgfältige Auswahl und Kontrolle der Gasatmosphäre ist entscheidend, um eine hohe Fertigungsgenauigkeit und -qualität zu gewährleisten.
- Vor- und Nachbearbeitung: Die Vor- und Nachbearbeitung von SLS-Bauteilen, wie beispielsweise Reinigung, Schleifen, Polieren oder Wärmebehandlung, können die Bauteilqualität, -genauigkeit und -oberflächenqualität weiter optimieren. Eine sorgfältige Planung und Durchführung der Vor- und Nachbearbeitung ist entscheidend, um die Bauteilqualität und -eigenschaften zu erhalten oder sogar zu verbessern.
Die Verfahrensparameter im SLS-Verfahren sind entscheidend für die Qualität, Präzision und Effizienz des Fertigungsprozesses. Eine sorgfältige Optimierung und Kontrolle dieser Parameter ist entscheidend, um eine hohe Fertigungsgenauigkeit und -qualität zu gewährleisten und gleichzeitig die Fertigungskosten und -zeit zu minimieren. Die kontinuierliche Forschung und Entwicklung im Bereich des SLS-Verfahrens führt zu neuen Erkenntnissen und Optimierungen der Verfahrensparameter, die eine noch höhere Präzision und Leistungsfähigkeit ermöglichen.