Das selektive Laserschmelzen (SLM) ist eine additive Fertigungsmethode, bei der ein Laserstrahl Metallpulver selektiv schmilzt und so Schicht für Schicht ein dreidimensionales Objekt aufbaut. In den letzten Jahren wurden einige neue Entwicklungen im Bereich des SLM vorgestellt.
Neue Entwicklungen im Bereich SLM
Eine bedeutende Neuerung ist die Integration von Sensoren in die SLM-Systeme. Diese Sensoren messen während des Druckprozesses beispielsweise die Temperatur oder die Dicke der geschmolzenen Schichten. Dadurch können die Prozessparameter in Echtzeit angepasst werden, was zu einer höheren Prozessstabilität und -qualität führt.
Ein weiterer Fortschritt ist die Nutzung von mehreren Lasern zur parallelen Bearbeitung. Dadurch kann die Bauzeit verkürzt werden, da mehrere Schichten gleichzeitig bearbeitet werden können. Auch die Möglichkeit, unterschiedliche Metalle oder Materialien in einem Druckprozess zu kombinieren, wurde in den letzten Jahren weiterentwickelt.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Entwicklung neuer Materialien, die für das SLM geeignet sind. Hierbei wird besonders an der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Oberflächenqualität gearbeitet. Auch die Entwicklung von Materialien mit neuen Funktionen, wie beispielsweise Wärmeleitfähigkeit oder elektrische Leitfähigkeit, ist ein Schwerpunkt der Forschung.
Künstliche Intelligenz (KI) im Bereich SLM
KI findet im Bereich des selektiven Lasersinterns (SLS) vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Ein wichtiger Bereich ist die Optimierung des Fertigungsprozesses. Hierbei werden beispielsweise KI-Algorithmen eingesetzt, um die ideale Anordnung der Bauteile im Bauraum zu bestimmen oder um die optimalen Prozessparameter für eine hohe Bauteilqualität zu finden.
Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Qualitätskontrolle der Bauteile. Hierbei können KI-Systeme eingesetzt werden, um die Oberflächenbeschaffenheit, Maßhaltigkeit oder andere Qualitätsmerkmale der Bauteile automatisch zu überprüfen. Dabei kann die KI beispielsweise auf Bildverarbeitungsalgorithmen zurückgreifen.
Auch bei der Entwicklung neuer Materialien kann KI eingesetzt werden. Hierbei können KI-Systeme dazu beitragen, neue Materialien mit verbesserten Eigenschaften zu finden, indem sie beispielsweise eine Vielzahl von Materialparametern simultan berücksichtigen und so optimale Materialzusammensetzungen identifizieren.
Die Technik hinter SLM
Zum selektiven Lasersintern (SLS) benötigt man in erster Linie eine „spezielle Maschine“, die für das Verfahren ausgelegt ist. Diese Maschine besteht aus einem Bauraum, in dem das zu fertigende Bauteil Schicht für Schicht aufgebaut wird, und einem Laser, der das verwendete Pulver selektiv schmilzt.
Neben der SLS-Maschine wird auch ein Materialzufuhrsystem benötigt, das das pulverförmige Material in den Bauraum einspeist. Das Material wird dabei in der Regel in Form von Pulverbehältern oder Rollen gelagert und über eine Dosiervorrichtung in den Bauraum befördert.
Um das Verfahren zu steuern und zu überwachen, benötigt man außerdem eine Steuerungs- und Überwachungseinheit. Diese kann entweder in die SLS-Maschine integriert sein oder als separate Einheit betrieben werden. Über die Steuerungs- und Überwachungseinheit werden die Prozessparameter, wie z.B. Laserleistung, Scangeschwindigkeit oder Bauraumtemperatur, gesteuert und überwacht.
Zusätzlich kann es je nach Anwendung sinnvoll sein, weitere Geräte zu verwenden, wie beispielsweise eine Vorrichtung zur Bauteilreinigung oder -nachbearbeitung.
Einsatzmöglichkeiten und Grenzen von SLM
Das selektive Laserschmelzen (SLM) wird vor allem in der industriellen Fertigung eingesetzt, um komplexe Bauteile mit hohen Anforderungen an Präzision und Festigkeit herzustellen. Hierbei bietet SLM zahlreiche Vorteile gegenüber konventionellen Fertigungsmethoden, wie beispielsweise dem Gießen oder Fräsen. Insbesondere bei der Fertigung von Prototypen oder Kleinserien kann SLM eine wirtschaftliche Alternative darstellen, da es im Vergleich zu anderen Fertigungsmethoden eine hohe Flexibilität und kurze Produktionszeiten ermöglicht.
Allerdings gibt es auch einige Einschränkungen beim Einsatz des SLM-Verfahrens. So sind die Kosten für die Anschaffung und Wartung der SLM-Maschinen in der Regel höher als bei konventionellen Fertigungsmethoden. Zudem können nicht alle Materialien mit dem SLM-Verfahren verarbeitet werden, insbesondere wenn sie eine hohe Schmelztemperatur aufweisen oder schwierig zu bearbeiten sind.
Ein weiterer Nachteil des SLM-Verfahrens ist, dass es bei der Fertigung von großen Bauteilen an seine Grenzen stoßen kann, da die Bauräume der SLM-Maschinen begrenzt sind. Auch die Oberflächenqualität der hergestellten Bauteile kann unter Umständen nicht mit der von konventionell gefertigten Bauteilen mithalten.
