Beim SLS-Verfahren werden keine Stützstrukturen aufgebaut. Nach dem Druck entfernt Alves das überschüssige Pulver mit einer kleinen Bürste. (Bild: Sintratec)
Grenoble liegt am Fuße der französischen Alpen. Das Tal zwischen schneebedeckten Bergen beherbergt auch einen Standort von Schneider Electric. Das Unternehmen hat mehr als 160.000 Mitarbeitende weltweit ist einer der größten Akteure im Bereich Energiemanagement und Automatisierung. In der Niederlassung in Grenoble werden neue Produkte für die Elektronikindustrie, wie zum Beispiel Schutzschalter für Nieder- und Hochspannung entwickelt und produziert.
Einer der Ingenieure vor Ort ist Brandon Alves. „Ich arbeite als Projektleiter für das Prototyping und bin außerdem für unser 3D-Druck-Center verantwortlich“, erklärt er. Im so genannten Openlab hat sein Team Zugang zu zwölf unterschiedlichen 3D-Druckern. „Mit der additiven Fertigung unterstützen wir unsere Designer bei ihrer Forschung und Entwicklung, aber wir bewegen uns auch allmählich in Richtung Produktion“, berichtet Alves. Zu diesem Zweck wurden die FDM- und DLP-Maschinen im Openlab durch selektives Lasersintern (SLS) ergänzt.
Additive Fertigungstechniken
Es gibt zahlreiche additive Fertigungsverfahren. Hier drei Beispiele:
- Fused Deposition Modeling, auch Schmelzschichtung oder Fused Filament Fabrication genannt: Ein schmelzfähiger Kunststoff (oder ein anderes geeignetes Material) wird aus einer Düse extrudiert und so abgelegt, dass die Bahnen die unterste Schicht des Werkstücks formen. Auf die etwas angetrocknete erste Schicht wird die nächste Lage abgelegt. Das Werkstück wird auf diese Weise Schicht für Schicht aufgebaut, gegebenenfalls werden bei Vorsprüngen Stützstrukturen eingefügt.
- Digital Light Processing: In einem Tank mit flüssigem Spezialkunststoff wird eine bewegliche Plattform kurz unter der Oberfläche positioniert. Ein Projektor beleuchtet die Oberfläche des Harzes an den Stellen, wo sich die unterste Schicht des Werkstücks befindet. Unter Einfluss des Lichts härtet der Kunststoff aus. Dann wird die Plattform ein kleines Stück in den flüssigen Kunststoff abgesenkt. Dieser Prozess wird wiederholt, sodass Schicht für Schicht das Werkstück entsteht.
- Selektives Lasersintern: Der Werkstoff wird als Pulverschicht auf einer Plattform verteilt. Ein Laser sintert die erste Schicht des Werkstücks hinein. Nun senkt die Maschine die Bauplattform ein wenig ab und verteilt eine neue Schicht Pulver darauf.
Ähnliche Materialeigenschaften dank SLS
Durch die Zusammenarbeit mit der französischen Firma Kreos wurde die Sintratec S2 zur jüngsten Ergänzung im 3D-Druck-Portfolio von Scheider Electric. Brandon Alves stellt mit dem industriellen SLS-System nun regelmäßig Prototypen und Werkstücke wie Verschleißteile her oder Komponenten für hauseigene Spezialmaschinen. „Wir verwenden SLS für diese Art von Teilen, weil unser Material für die Massenproduktion PA6 ist, welches dem PA12-Pulver, das wir derzeit verarbeiten, sehr ähnlich ist“, beschreibt Alves. Dem Prototyping-Techniker zufolge ist SLS aufgrund seiner hohen Präzision für viele Anwendungen in der Elektrotechnik gut geeignet.
Gehäuse überarbeiten mit SLS
Brandon Alves stellt ein aktuelles Projekt vor, bei dem er die SLS-Technologie eingesetzt hat: Das gesamte Innenleben eines Schutzschalters für die Niederspannung – ein Bauteil, das man auch zuhause findet – wurde verändert, um es kompakter zu machen und neue Funktionen hinzuzufügen. „Wir haben den Gehäusedeckel auf der S2 gedruckt, um die Baugruppe zu testen und die Komponenten auf Interferenzen zu prüfen, um so das Produkt validieren zu können“, erklärt der Ingenieur. In ähnlicher Weise wurde eine Kommunikations- und Überwachungsbox schnell getestet, angepasst und durch einen lasergesinterten PA12-Prototyp validiert.
Warum SLS für die Kleinserienfertigung interessant ist
„Ich sehe den größten Vorteil von SLS in der Homogenität der Teile“, bilanziert Alves. „Wir sehen keine Layering-Effekte oder Brüche entlang der Achse, was diese Technologie für uns sehr interessant macht.“ SLS eignet sich auch für die Kleinserienfertigung, insbesondere in Kombination mit der Sintratec Nesting Solution – einer Softwarefunktion für das dichte Verschachteln von Teilen. Angesichts der steigenden Nachfrage nach größeren Mengen hochwertiger Kunststoffteile bei Schneider Electric hat sich das SLS-System als die richtige Wahl erwiesen: „Die S2 erfüllt unsere Anforderungen und wir werden sie in unseren Projekten immer häufiger einsetzen“, resümiert Brandon.
Was Sie schon immer über additive Fertigung wissen wollten
Sie sind auf der Suche nach weiteren Informationen zum industriellen 3D-Druck? Hier finden Sie Grundwissen zum Thema: "Was Sie über additive Fertigung wissen müssen". In unserem Artikel "Das sind die wichtigsten additiven Fertigungsverfahren" erhalten Sie technische Details zu den fünf am häufigsten verwendeten additiven Verfahren und zu den drei vielversprechendsten Newcomern.
Weitere Empfehlungen der Redaktion zur additiven Fertigung: