Laserschmelzen

Laserschmelzen ist ein additiv hergestelltes Fertigungsverfahren, bei dem ein Laserstrahl aus einer Metallpulverlage das Pulver selektiv verschmilzt, um schichtweise Bauteile aufzubauen. Das Verfahren wird oft unter den Bezeichnungen Selective Laser Melting (SLM) oder Direct Metal Laser Sintering (DMLS) zusammengefasst, wobei der Fokus auf dem vollständigen Verschmelzen des Pulvers liegt.

In der Regel wird eine Bauplattform in einem Pulverbett aus Metallpulver positioniert. Eine Recoater-Schicht trägt dünne Pulverschichten auf, die der Laser in den gewünschten Bereichen verschmilzt. Nach jeder Belichtung wird die Bauplattform um eine Schichtdicke abgesenkt, und der Vorgang wiederholt, bis das Bauteil fertig ist. Der Prozess erfolgt in einer Inertgasmgebung (z. B. Argon oder Stickstoff), um Oxidation und Verbrennung zu verhindern. Nach dem Bau wird das überschüssige Pulver entfernt und das Bauteil oft Wärmebehandelt oder mechanisch nachbearbeitet, um Oberflächenqualität und mechanische Eigenschaften zu verbessern.

Typische verwendete Materialien sind Metallpulver auf Stahl-, Aluminium-, Titan- und Nickelbasis sowie superlegierte Legierungen. Geeignete Laserquellen sind faseroptische oder CO2-Laser; die Baugeschwindigkeit hängt von Laserleistung, Layer-Höhe und Scan-Strategien ab. Schichtdicken liegen oft im Bereich von wenigen Zehnteln Millimetern, und Pulverpartikel haben typischerweise Größen von einigen zehn Mikrometern.

Vorteile des Laserschmelzens sind die Fähigkeit, komplexe geometrische Formen und interne Kanäle ohne teure Formenbauprozesse herzustellen, sowie geringerer Materialabfall im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren. Nachteile sind Restspannungen, geringe Oberflächenqualität ohne Nachbearbeitung, hohe Kosten für Pulver und Maschinen sowie längere Fertigungszeiten bei großen Bauteilen. Anwendungen finden sich vor allem in Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Automotive und Werkzeugbau.

Historisch entwickelte sich das Verfahren seit den 1990er-Jahren zu einem zentralen Verfahren der Metall-Additivfertigung, mit kommerziellen Systemen von Herstellern wie EOS und anderen Anbietern, die seine industrielle Nutzung weiter vorantreiben.