Die Qualität lasergesinterter Bauteile aus Polyamid und Stahl ist inzwischen so gut, dass die Anwender dazu übergehen, neben Prototypen direkt Klein- oder Vorserien zu produzieren. Selbst Schnappverbindungen sowie komplexe oder ungewöhnliche Geometrien sind kein Problem mehr.
Klaus Vollrath ist Journalist in Herne
„Das Lasersintern ist inzwischen so günstig geworden, dass Kunden zunehmend nach Abschluss der Entwicklung auch ihren Bauteilbedarf bei uns decken“, verrät Dipl.-Ing. Willi Hempelmann, Vorstand der Micro Mechatronic Technologies AG (MMT) aus Siegen. Das auf Dienstleistungen im Bereich der Entwicklung mikromechatronischer Produkte spezialisierte Unternehmen betreibt unter anderem mehrere Lasersinter-Stationen für die Herstellung von Bauteilen aus Kunststoffen und Metallen. Eines der Systeme läuft inzwischen nur noch „in Metall“, die anderen Anlagen werden vor allem für die Herstellung von Bauteilen aus Polyamid (PA6) eingesetzt. Kunststoff-Prototypen werden inzwischen bereits zu Preisen ab 0,80 Euro pro cm3 Bauraum angeboten, bei Stahlprototypen beginnt das Preisniveau derzeit bei 3,50 Euro pro cm3 umbauten Raum.
„Bei diesem Kostenniveau überlegen sich immer mehr Kunden, ob sich die Investition in eine Form oder der Aufwand für eine NC-Fertigung überhaupt noch rechnet“, ergänzt Dipl.-Phys.-Ing. Steffen Dombrowski, Leiter der Elektronikentwicklung bei MMT. Von vielen Geräten oder Systemen für industrielle Anwendungen würden insgesamt nur einige 100 bis wenige 1000 Stück gebaut. Eine konventionelle Fertigung der Einzelteile bedinge hohe Anfangsinvestitionen in Fertigungswerkzeuge und sonstige Hilfsmittel.
„Die Möglichkeit des kurzfristigen Abrufs der für den aktuellen Auftragsbestand benötigten Bauteile hat für viele Anwender daher erheblichen Charme“, sagt Hempelmann. Lasergesinterte Bauteile wiesen Gebrauchseigenschaften auf, die für die meisten üblichen Einsatzzwecke völlig ausreichend seien. So erreiche der Metallwerkstoff Laserform ST 200 mit einer Dehngrenze (0,2 %) von 250 N/mm2, einer Bruchfestigkeit von 435 N/mm2 und einer Bruchdehnung von 6 % Werte, die besser sind als die vieler Baustähle oder Gusseisensorten. Beim PA6 werden Zugfestigkeitswerte von 44 N/mm2 und Bruchdehnungen von 22 % sicher erreicht. Auch die erzielbare Maßgenauigkeit von 1/10 mm reiche für viele Anwendungen völlig aus, eine mechanische Bearbeitung sei in der Regel nur bei Pass- und Funktionsflächen erforderlich. Hierbei genüge oft eine kurze Finishbehandlung, so der Firmenchef.
Bei Kunststoffteilen ermöglicht die Elastizität des Materials sogar die Integration von Filmscharnieren, Schnappverbindungen oder Federbauteilen. Auch hier kommen die Teile häufig „fit for function“ aus der Anlage und brauchen nur noch eine Lackierung in passender Farbe.
„Ein weiterer Pluspunkt für unsere Kunden ist, dass wir auch unmögliche Geometrien erzeugen können“, erläutert Dombrowski. Das Lasersintern unterliegt so gut wie keinen werkzeugbedingten Einschränkungen. Der Konstrukteur braucht daher kaum Rücksicht auf die üblichen Restriktionen zu nehmen, wie etwa die Entformbarkeit aus der Kontur von Dauerformen oder die Zugänglichkeit für spanende Werkzeuge. So könne man völlig problemlos Hinterschneidungen, äußerst schmale und tiefe Schlitze, Strömungskanäle mit gewundenem Verlauf, extrem tiefe Taschen, Bohrungen an Stellen, wo kein Bohrer hinkommt, oder nahezu geschlossene Hohlräume mit komplexer Geometrie erzeugen. „Dies erleichtert zudem die Herstellung von Megabauteilen, die aus der Integration von zahlreichen früheren Einzelkomponenten entstehen“, so Dombrowski weiter. Sobald sich diese Möglichkeiten unter Konstrukteuren erst herumgesprochen hätten, rechne man mit einer schnell wachsenden Nachfrage nach Komponenten, die konstruktiv unmittelbar auf diese Möglichkeiten hin ausgelegt werden.
„Steigende Nachfrage verzeichnen wir auch bei komplexen Fertigungswerkzeugen aus Metall, etwa für das Spritzgießen“, ergänzt Hempelmann. Diese könne man in kurzer Zeit mit nur wenigen Zehntel Millimetern Aufmaß auf die Kontur sintern, so dass statt des aufwendigen Fräsens aus dem Vollen dann nur noch eine abschließende HSC-Finishbehandlung erforderlich sei. 50 000 Teile ließen sich darauf durchaus fertigen, so der MMT-Chef abschließend.
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