Materialien für SLS: Leitfaden

Beim Selektiven Lasersintern (SLS) spielt die Materialauswahl eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung nicht nur der Druckqualität, sondern auch der Leistung, Haltbarkeit, Oberfläche und Konformität der Teile. SLS ist einzigartig unter den additiven Fertigungsverfahren, da es pulverförmige Thermoplaste, oft mit technischen Zusätzen, verwendet, um funktionelle Teile ohne Träger herzustellen. Als Pulverbettfusionstechnologie (PBF) beruht SLS auf kontrollierten thermischen Gradienten und präzisem Pulververhalten, wodurch die Materialauswahl entscheidend für die Wiederholbarkeit des Drucks und die mechanischen Eigenschaften ist. Dies öffnet die Tür zu einer Reihe von Materialien, die für alles von Flexibilität bis zu hoher Temperaturbeständigkeit optimiert sind.

Im Folgenden finden Sie einen umfassenden Vergleich der wichtigsten Materialien, die beim SLS-3D-Druck verwendet werden, darunter gängige Polymere, flexible Optionen und Hochleistungspulver. Diese Tabelle soll Ingenieuren, Designern und Produktionsteams helfen, die Vorteile und Nachteile der einzelnen Produkte schnell zu bewerten.

SLS Materialien Vergleichstabelle

Material	Beschreibung & Eigenschaften	Wichtige Anwendungen	Profis	Beschränkungen
PA12 (Nylon 12)	Technisch hochwertiger Thermoplast mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit und chemischer Beständigkeit	Funktionsteile, Gehäuse, Schablonen, Prototypen	Zäh, formstabil, gute Alterungsbeständigkeit (mäßige UV-Beständigkeit)	Begrenzte Flexibilität, spröde bei bestimmten Belastungen
PA11	Biobasiertes Nylon aus Rizinusöl, bietet eine bessere Schlagfestigkeit und Flexibilität als PA12	Sportartikel, Orthesen, Automobil	Erneuerbar, dehnbar, hohe Dehnung	Etwas höhere Kosten, nimmt mehr Feuchtigkeit auf als PA12
TPU	Flexibles Polyurethan-Elastomer, ideal für die Herstellung weicher, gummiartiger Teile	Dichtungen, Verschleißteile, Stoßdämpfer	Elastisch, verschleißfest, stoßabsorbierend	Erfordert fein abgestimmte Parameter, begrenzte Oberflächendetails; das mechanische Verhalten hängt stark von der Wandstärke ab, was ultradünne Merkmale einschränkt
PP (Polypropylen)	Leicht, chemisch inert und ermüdungsbeständig	Behälter, chemische Anwendungen, lebende Scharniere	Geringe Dichte, ausgezeichnete chemische Beständigkeit	Verformungsrisiko, schwächere Zwischenschichtverklebung im Vergleich zu PA-Materialien
PA12 CF	Mit Kohlefaser gefülltes PA12 für hohe Steifigkeit und geringes Gewicht	Strukturelle Teile, Halterungen, tragende Komponenten	Leicht, steif, thermisch stabil	Spröder, stark abrasiv für Beschichtungen und interne Hardware
PA11 ESD	Elektrostatisch ableitfähiges PA11, verwendet in Elektronik- und ATEX-Umgebungen	Elektronik-Gehäuse, ESD-sichere Teile	Der Widerstand liegt typischerweise im Bereich von 10⁶-10⁹ Ω, geeignet für EPA/ESD-Umgebungen	Nischenanwendung, höhere Kosten
PA12 Glatt	PA12 Variante optimiert für glatte Oberflächen	Entwerfen Sie Modelle und gebrauchsfertige Teile mit visuellem Reiz	Großartiges Finish direkt aus dem Drucker	Ähnliches mechanisches Profil wie Standard PA12
Flexible PA	Ein modifiziertes Nylon, das im Vergleich zu TPU eine begrenzte Flexibilität bietet, aber stärker als Elastomere ist.	Halbstarre Teile, Druckknöpfe, Clips	Gleichgewicht zwischen Steifheit und Flexibilität	Nicht vollständig elastisch, anwendungsspezifisch
Glasgefülltes PA12	Verstärkt mit Glasfasern für verbesserte Formstabilität	Feinmechanische Teile, Gehäuse	Hohe Steifigkeit, thermische Stabilität; verbesserte Maßhaltigkeit unter Last	Spröder, erhöhter Maschinenverschleiß aufgrund der Abrasivität der Glasfasern

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Hinweise zur Handhabung von Pulver und Auffrischungsraten

Jedes SLS-Pulver verhält sich unterschiedlich in Bezug auf die Auffrischungsrate – den Anteil des neuen Pulvers, der mit dem verbrauchten Material aus einem früheren Druck gemischt werden muss. Zum Beispiel:

PA12 und PA11 ermöglichen in der Regel hohe Wiederverwendungsraten (bis zu 70-80%) bei minimaler Verschlechterung,

TPU muss aufgrund seiner hygroskopischen Beschaffenheit möglicherweise häufiger ausgetauscht werden,

verstärkte oder spezielle Pulver erfordern oft eine strengere Prozesskontrolle und einen geringeren Wiederverwendungsanteil, um Konsistenz zu gewährleisten. TPU neigt außerdem dazu, bei unsachgemäßer Lagerung zu verklumpen, was die Wiederbeschichtung beeinträchtigen und Oberflächenfehler verursachen kann.

Die richtige Lagerung, Siebung und thermische Beständigkeit sind der Schlüssel zur Erhaltung der Leistung über mehrere Zyklen hinweg.

Auswahl je nach Anwendung

Auch wenn die Materialeigenschaften wichtig sind, sollte der beabsichtigte Anwendungsfall die Auswahl bestimmen. Zum Beispiel:

glasgefüllte Varianten sind großartig für die Stabilität, aber nicht, wenn die Stoßfestigkeit entscheidend ist.
wenn Sie einrastende Teile oder dünnwandige Flexibilität benötigen, sind PA11 oder TPU besser geeignet,
für ästhetische Oberflächen mit minimaler Nachbearbeitung entscheiden Sie sich für PA12 Smooth,
Wenn Ihr Ziel mechanische Festigkeit bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung ist, ist kohlenstofffasergefülltes PA12 ideal; für maximale Steifigkeit und nicht für Schlagzähigkeit ist glasgefülltes PA12 möglicherweise besser geeignet,

Fazit

Beim SLS-Druck gibt es keine Einheitsgröße – das ideale Pulver hängt von der Ausgewogenheit der mechanischen Anforderungen, der Oberflächengüte, der Konformität und der Kosten ab. Dieser Leitfaden soll als Schnellreferenz für die Materialauswahl in jedem SLS-Arbeitsablauf dienen, sei es für das Prototyping, die Kleinserienproduktion oder funktionale Endverbrauchsteile.

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SLS-Holz: Erforschung von biogefüllten Pulvern beim selektiven Lasersintern

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