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Studie zu 3D-Druck-Verfahren Pulverbettverfahren SAF und SLS im Vergleich

Von Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA will in einer Studie die beiden 3D-Druckverfahren Selective Absorption Fusion (SAF) und Selektives Lasersintern (SLS) miteinander vergleichen. Es soll das technische und wirtschaftliche Potenzial der zwei additiven Fertigungsverfahren bewertet werden.

Mit der Selective Absorption Fusion hergestelltes Testbauteil.
Mit der Selective Absorption Fusion hergestelltes Testbauteil.
(Bild: Jan Christoph Janhsen / Fraunhofer IPA)

Das Selektive Lasersintern (SLS) und das Selective Absorption Fusion (SAF) gehören zu den Pulverbettverfahren in der additiven Fertigung. Beim SLS-Verfahren wird ein Kunststoffpulver, beispielsweise Polyamid 12 (PA12), flächig aufgebracht, erwärmt und dann selektiv mit einem Laserstrahl verfestigt. Dieser Vorgang wiederholt sich Schicht für Schicht. Beim SAF-Verfahren werden ähnliche Kunststoffpulver verwendet. Nach dem Auftragen des Pulvers je Schicht bringen hier Inkjet-Druckköpfe punktuell eine Tinte auf, die infrarote Strahlung absorbiert. In diesen Bereichen erhitzt sich das Pulver nach der Überfahrt eines Infrarot-Strahlers und verschmilzt miteinander.

Ein Forschungsteam vom Zentrum für Additive Produktion (ZAP) am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA will nun die zwei Verfahren systematisch miteinander vergleichen. Einen möglichen Vorteil des SAF-Verfahrens sehen die Forscher in der Zeitersparnis. Denn statt einen Laserstrahl in vielen einzelnen Bahnen pro Schicht wie beim SLS abzulenken, ist hier nur eine einzelne Überfahrt von Druckköpfen und Infrarot-Lampe nötig. Damit sei die Bauzeit pro Schicht nicht abhängig von den Bauteilen, die gedruckt werden sollen.

Laut ZAP werden u.a. der geometrische Verzug und die Bauteileigenschaften (wie z.B. Zugfestigkeit, Biegefestigkeit) in Abhängigkeit von der Bauteilausrichtung im Bauraum untersucht. Darüber hinaus soll die Oberflächenbeschaffenheit und die Entpulverbarkeit der Bauteile bewertet werden. Dazu sollen für beide Verfahren vereinheitlichte Testbaujobs für vordefinierte Testszenarien gedruckt werden. Als Material wird PA12, der Standardwerkstoff für den 3D-Druck mit Kunststoffpulvern, verwendet. Die Studie soll Ende Oktober 2022 abgeschlossen sein.

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