Pulverbettbasiertes Schmelzen - Verfahrensprinzip

engl. powder bed fusion (PBF), auch Laser Powder Bed Fusion (LPBF) oder Selektives Laser Sintering für Kunststoff (SLS) oder Selektives Laser Melting für Metall (SLM®)

Der Prozess findet (vor allem bei der Verarbeitung von Kunststoff) im vorgeheizten Bauraum statt. Eine mit Schutzgas gefüllte Baukammer soll die Oxidation von Metallen und Kunststoffen während des Prozesses verhindern bzw. mindern.

Der Werkstoff in Pulverform wird mittels eines Rakels sehr dünn auf eine ebene Bauplattform abgelegt. Ein Laser-, Plasma- oder Elektronenstrahl verfährt, gesteuert durch eine Computersoftware, in vorgegebenen Bahnen über das Pulverbett. Durch den Energieeintrag wird der Werkstoff aufgeschmolzen und bei der Erstarrung mit den darunter liegenden Bahnen verbunden. Die Bauplattform wird nach unten abgesenkt und es wird erneut Pulver aufgetragen. Dieser Vorgang wird für jede Bauteilschicht wiederholt, bis das Bauteil Schicht für Schicht fertiggestellt ist.

Im Falle der Metallverarbeitung werden je nach Bauteilgeometrie Stützkonstruktionen mitgebaut. Diese dienen zur Stabilisierung, z. B. bei Überhängen (größer als 45°) und zur Ableitung der eingebrachten Wärme. Um einen Bauteilverzug durch die im Prozess eingebrachten Eigenspannungen zu verhindern, wird das Bauteil nach der Fertigung im Pulverbett abgekühlt. Besonders bei Metallen ist eine zusätzliche anschließende Wärmebehandlung erforderlich. Nach der Entnahme werden dann die Stützstrukturen in einem Nachbearbeitungsprozess mechanisch entfernt. Das nicht verbrauchte Pulver wird aufbereitet und wiederverwendet. Mögliche Funktionsflächen erfahren in der Regel eine mechanische, chemische oder thermische Nachbearbeitung.

Werkstoffe

Für PBF-Prozesse werden pulverförmige Werkstoffe aus Kunststoff-, Metall- oder Keramik sowie deren Legierungen bzw. deren Zusammensetzungen verwendet.