Was ist DMLS und SLM 3D-Druck? Ein vollständiger Vergleich

Der 3D-Druck von Metall stellt die Spitze der additiven Fertigung dar – nicht nur für das Prototyping, sondern für die Herstellung von Hochleistungskomponenten für den Endgebrauch. Unter den verschiedenen Metall-AM-Technologien tauchen zwei Begriffe am häufigsten auf: DMLS (Direct Metal Laser Sintering) und SLM (Selective Laser Melting). Obwohl diese Begriffe oft synonym verwendet werden, unterscheiden sich diese Technologien leicht in Bezug auf Verfahren und Anwendungen. In diesem Kapitel wird genau erklärt, was DMLS-3D-Druck und was SLM-3D-Druck ist, wie sie funktionieren, welche Materialien sie verwenden und wie man ihre Fähigkeiten in einem Produktionskontext versteht.

Wie funktioniert der 3D-Druck von Metall? Schritt-für-Schritt-Prozess

Grundsätzlich handelt es sich sowohl bei DMLS als auch bei SLM um Pulverbettschmelztechnologien. Sie verwenden einen Hochleistungslaser, um Metallpulverpartikel nach einem digitalen 3D-Modell selektiv Schicht für Schicht miteinander zu verschmelzen. Ein Beschichtungsmesser verteilt eine dünne Schicht Metallpulver auf der Bauplattform, und ein Laserstrahl tastet den Querschnitt des Teils ab, um das Pulver an Ort und Stelle zu schmelzen oder zu sintern. Die Plattform senkt sich dann und eine neue Schicht Pulver wird aufgetragen. DieserProzess findet in einer Inertgasatmosphäre (Argon oder Stickstoff) statt, um Oxidation zu verhindern, da die für den SLM 3D-Druck verwendeten Rohstoffe bei hohen Temperaturen extrem reaktiv sind. Nach dem Druck werden die Teile in der Regel einem Spannungsabbau, der Entfernung von Stützen und – je nach Anwendung – einer zusätzlichen Nachbearbeitung wie HIP (Hot Isostatic Pressing) oder CNC-Bearbeitung unterzogen.

DMLS vs. SLM 3D-Druck: Hauptunterschiede und Anwendungen

Die Begriffe DMLS und SLM beschreiben nahezu identische Prozesse, aber sie entstammen unterschiedlichen historischen und brandtechnischen Pfaden. Technisch gesehen bezieht sich DMLS – ein Begriff, der von EOS populär gemacht wurde – auf das Zusammensintern von Metallpartikeln, während SLM, die vollständige Form im 3D-Druck, Selective Laser Melting, auf das vollständige Schmelzen des Metallpulvers zu einer homogenen Struktur abzielt.

In der Praxis erreichen die meisten industriellen Systeme, die heute als DMLS vermarktet werden, jedoch ein vollständiges Schmelzen. Der Unterschied ist subtil, aber dennoch relevant:

DMLS wird in der Regel für Legierungen verwendet, bei denen der Sinterprozess dazu beiträgt, unterschiedliche Schmelzpunkte zwischen den Elementen zu berücksichtigen,
SLM wird häufig bei reinen Metallen wie Aluminium oder Titan angewandt, die vorhersehbarer vollständig geschmolzen werden können.

Heute sind beide Technologien funktionell ähnlich und gleichermaßen in der Lage, dichte, mechanisch robuste Teile herzustellen.

DMLS & SLM Prozess erklärt: vom CAD zum fertigen Teil

CAD-Vorbereitung: Das Teil wird mit den entsprechenden Halterungen modelliert und in eine Slicing-Software exportiert.
Pulverbeschichtung: eine Schicht Metallpulver, normalerweise 20-60 Mikrometer dick, wird auf der Bauplatte verteilt.
Laserschmelzen: Ein Hochleistungslaser (in der Regel auf Faserbasis) verschmilzt oder schmilzt das Pulver dort, wo die Teilegeometrie vorhanden ist.
Wiederholung der Schicht: Die Plattform senkt sich, und eine neue Schicht wird aufgetragen und verschmolzen – so lange, bis der Aufbau abgeschlossen ist.
Abkühlung und Nachbearbeitung: Sie lassen das Teil in der Baukammer abkühlen, bevor Sie es herausnehmen, reinigen und wärmebehandeln.

Materialien für den DMLS- und SLM-Metall-3D-Druck

Die für SLM 3D-Druck und DMLS verwendeten Rohstoffe liegen in Form von feinen, kugelförmigen Metallpulvern vor. Diese Pulver werden durch Zerstäubung hergestellt, um Fließfähigkeit und gleichmäßiges Schmelzverhalten zu gewährleisten.

Zu den gängigen Materialien gehören:

Titanlegierungen – verwendet in der Luft- und Raumfahrt und für medizinische Implantate,
Aluminiumlegierungen – leicht, gute Wärmeleitfähigkeit,
rostfreier Stahl – korrosionsbeständig und breit einsetzbar,
inconel – Hochleistungssuperlegierungen für Hitze- und Korrosionsbeständigkeit,
Werkzeugstähle – für den Formen- und Gesenkbau,
Kobalt-Chrom – wird häufig für zahnmedizinische und orthopädische Anwendungen verwendet.

Die Qualität des Materials ist in beiden Systemen von entscheidender Bedeutung. Verunreinigungen oder schlechte Handhabung des Pulvers können zu Defekten führen, daher sind geschlossene Pulvermanagementsysteme und Siebprotokolle Standard.

DMLS- und SLM-Druckkosten: Was beeinflusst den Preis?

Der DMLS-Preis für Teile oder Systeme hängt von mehreren Faktoren ab:

Maschinenkosten: Industrielle DMLS- oder SLM-Maschinen liegen in der Regel zwischen 200.000 € und weit über 1 Mio. €, je nach Größe, Laseranzahl und Automatisierungsfunktionen,
Materialkosten: Metallpulver sind teuer – 200-600 €/kg oder mehr,
Betriebskosten: Inertgasverbrauch, Wartung und qualifizierte Arbeitskräfte tragen erheblich dazu bei,
Nachbearbeitung: Die meisten Metalldrucke erfordern Nachbearbeitungsschritte, die die Gesamtkosten erhöhen.

Trotz dieser Kosten kann der 3D-Druck von Metallen für hochwertige, komplexe oder kleinvolumige Teile sehr wirtschaftlich sein – insbesondere dort, wo eine traditionelle Bearbeitung zeitaufwändig oder geometrisch unmöglich wäre.

SLS vs SLM vs DMLS: 3D-Drucktechnologien verstehen

Obwohl sie ähnlich klingen, beziehen sich SLS, SLM und DMLS auf ganz unterschiedliche Technologien. SLS, das Selektive Lasersintern, ist eine Pulverschmelzmethode, die ausschließlich für Polymere – meist Nylon – eingesetzt wird und bei der kein Metall verwendet wird. Im Gegensatz dazu sind sowohl SLM (Selective Laser Melting) als auch DMLS (Direct Metal Laser Sintering) für Metallpulver konzipiert und verwenden Hochenergielaser, um Material Schicht für Schicht vollständig zu schmelzen oder zu sintern. Trotz ihrer gemeinsamen pulverbasierten Mechanik sind die Unterschiede bei den Materialien, dem thermischen Verhalten und den Ausrüstungsanforderungen erheblich. SLS ist im Allgemeinen leichter zugänglich und eignet sich für innerbetriebliche Produktionsumgebungen, da es weniger Anforderungen an Sicherheit und Infrastruktur stellt. In der Zwischenzeit erfordern Metalldrucksysteme wie SLM und DMLS die Handhabung von Inertgas, eine fortschrittliche Belüftung und spezielle Nachbearbeitungsabläufe, was sie fest in die Kategorie der industriellen Fertigungslösungen einordnet.

SLM-Drucklösungen: Branchenführer und Möglichkeiten

Unternehmen wie SLM Solutions, EOS, Renishaw und 3D Systems haben sich als Marktführer im Bereich der additiven Fertigung von Metall etabliert. Diese Plattformen bieten Multilasersysteme, einen geschlossenen Pulverkreislauf und ein automatisiertes Baukammermanagement und unterstützen damit die Produktion mit hohem Durchsatz in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Medizintechnik.

Die SLM 3D-Drucktechnologie ist nicht mehr auf Forschung und Entwicklung beschränkt. Sie ist eine produktionsreife Lösung, wenn die Komplexität der Teile, die Leistungsanforderungen oder die Unterbrechung der Lieferkette herkömmliche Methoden unpraktisch machen.

Zusammenfassung: Warum DMLS oder SLM für den 3D-Druck von Metall wählen?

DMLS- und SLM-3D-Druck bieten unübertroffene Möglichkeiten für die Herstellung vollständig dichter, leistungsstarker Metallteile direkt aus digitalen Entwürfen. Auch wenn die Begriffe leicht unterschiedliche Ursprünge haben, beziehen sich beide auf fortschrittliche Metallpulverbettschmelzverfahren, die außergewöhnliche mechanische Eigenschaften, Designfreiheit und Produktionsflexibilität bieten.

Ganz gleich, ob Sie fragen: „Wie funktionieren 3D-Drucker für Metall?“, „Was ist DMLS 3D-Druck?“ oder „Was ist das SLM-Verfahren im 3D-Druck?“ – die Antwort liegt in der kontrollierten, schichtweisen Laserfusion von sorgfältig hergestellten Metallpulvern in einer Schutzatmosphäre. Das Ergebnis ist kein Prototyp – es ist ein echtes Bauteil für den Endgebrauch, dessen Leistung der von geschmiedeten oder bearbeiteten Teilen in nichts nachsteht.

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