Steel-Binderjet - günstig, aber nicht billig

Steel-Binderjet 3D-Druck Material Details

Was sind die Eigenschaften von Steel-Binderjet und wofür wird es eingesetzt

Das Material Steel-Binderjet kommt beim Binderjet Verfahren zum Einsatz. Das Material ist eine Mischung aus Edelstahl (meist 1.4404) in Pulverform und flüssiger Bronze, die als Füllmaterial genutzt wird. Folglich ist das Material nicht miteinander verschmolzen, sondern mit Kleber zusammengefügt und mit der Bronze als Füller gebunden. Das Ergebnis ist eine Legierung, die in der Festigkeit in etwa einem Baustahl (wie z.B. S35JR) entspricht. Durch den Bronzeanteil können Bauteile aus Steel-Binderjet Wärme sehr einfach leiten.

Tiefe Herstellungskosten
Der Hauptvorteil dieser Herstellungsart ist die hohe Kosteneinsparung gegenüber dem direkten Verschmelzen des Metalls. Je nach Grösse des Bauteils, verringern sich die Fertigungskosten um ein Zehnfaches.

Belastungsgrenzen beachten
Binderjet-Steel eignet sich sehr gut zur Herstellung von industriellen Bauteilen. Jedoch muss man darauf achten, dass die Belastung des Bauteils nicht zu nah an deren Grenze stösst. Weil das Material nicht homogen ist, kann keine absolut klare Festigkeit des Bauteils definiert werden. Binderjet-Steel eignet sich deshalb nicht für tragende Bauteile im Maschinenbau, für Zahnräder oder mechanische Baukomponenten.

Nachbearbeitung
Binderjet-Steel kann man unkompliziert nachbearbeiten und polieren. Der Bronzeanteil des Druckmaterials führt zu einer sehr guten Selbstschmiereigenschaft. Zudem ist die Beschichtungen von Steel-Binderjet Bauteilen sehr günstig.

20-22 Werktage

Vorgaben für Steel-Binderjet 3D-Druck

Mindestwandstärke: 1-3 mm bauteilabhängig
Kleinstes Detail: 0.8-1 mm
Maximale Druckgrösse: 762 x 393 x 393 mm (unpoliert, unpoliert schwarz)
Toleranz: ± 1-2 % mm

177 x 177 x 177 mm (unpoliert vergoldet)
152 x 152 x 152 mm (poliert, poliert vergoldet, poliert schwarz, poliert braun)

Schnelldruck mit Steel-Binderjet 3D-Druck

Für Steel-Binderjet ist Priority oder Expressdruck nur auf Anfrage verfügbar

Vor- und Nachteile von Steel-Binderjet 3D-Druck

Kostengünstige Metallteile
Formfreiheit durch Pulverdruck
Selbstschmierende Eigenschaften
Unkompliziert für die Nachbearbeitung
Günstig beschichtbar
Polierbar

Geringe Wandstärken nicht möglich
Hohe Toleranzen (1-2 %)
Keine exakte Legierung (Variation in Eigenschaften)
Niedrige Detailauflösung

Anwendungsbeispiele für Steel-Binderjet 3D-Druck

Kunst- und Schmuckobjekte
Mechanische Bauteile wie z.B. Zahnräder
Tragende Bauteile wie Haltebrackets
Konsumgüter

Beispiel-Bauteile Steel-Binderjet 3D-Druck

Was ist das DLM Verfahren im 3D-Druck? (Direct Laser Melting)

Metall 3D Druck DLM SLM Technologie erklärt

Bedeutung DLM 3D Druck

Die Abkürzung DLM «Direct Laser Melting» (oder «Direct Laser Metal») bedeutet frei übersetzt: direktes Verschmelzen mit dem Laser. Der Laser bringt das pulverförmige Metall zum Schmelzen. So kann sich das Material zu einer festen Form verbinden.

Grösste Designfreiheit

Im Gegensatz zu anderen 3D-Druck-Verfahren wird das Material nicht gezielt aufgetragen, sondern selektiv zusammengeschmolzen. Das Grundmaterial ist ein feinkörniges Pulver (Korngrösse ca. 35 – 50 µm), welches an Staub erinnert. Da wo das Bauteil enstehen soll, trägt die Maschine das Pulver in der gesamten Fläche des verfügbaren Bauraums auf. Nur dort wird es miteinander verschmolzen, wo das Bauteil entstehen soll. Das restliche Pulver bleibt in seiner Grundform liegen und dient als Stützmaterial für darüberliegende Schichten. DLM ermöglicht von allen additiven Fertigungsverfahren die grösste Designfreiheit.

Feste Verbindung

Während der 3D-Drucker eine neue Schicht über einer bereits existierenden Schicht aufträgt, durchdringt der Laser die Schicht und schmilzt die darunterliegende nochmals leicht an. Somit verbindet sich die neue Schicht ideal mit der darunterliegenden. Es entsteht ein homogener 3D-Körper mit isotropischen Eigenschaften.

Code

In einer 3D-Pack-Software werden die Bauteile geladen, positioniert, orientiert und gepackt. Die Datei mit allen positionierten Bauteilen wird in eine «Slicing Software» geladen. Darin wird der Maschinencode erzeugt und das Bauteil in Schichten von 0.05 mm zerlegt und mittels Stützmaterial an der Grundplatte befestigt. Nun berechnet die Software den Weg des Lasers. Dabei berücksichtigt sie auch die bekannte Schrumpfung bei der Abkühlung des Bauteils. Die Schicht im Code ist folglich etwas grösser, als das Bauteil am Ende sein soll. Ist der Code fertig, wird er an die Maschine gesendet.

Wie funktioniert der DLM 3D Druck?

Ablauf SLS Laser Sintern Verfahren 3D Druck Grafik erklärt

Was geschieht im Druckraum beim DLM 3D-Druck?

Als nächstes befüllt man den Vorratsbehälter an der Maschine mit dem gewünschten Material-Pulver. Der Druckraum heizt sich auf und ein Schieber oder Roller trägt eine Schicht von 0.5 mm Dicke über die gesamte Fläche auf. Der Laser feuert von oben auf das Druckbett und «zeichnet» das Bauteil in das Pulver. Im vorgeheizten Druckraum braucht der Laser nur noch das Delta der Temperatur aufzubringen, um das Pulver zu schmelzen. Das Pulver schmilzt dabei punktuell, da wo der Laser auf das Pulver trifft. Dabei geschieht dies unter Schutzatmosphäre, meist ein Inertgas wie Argon, um eine Oxidation des Materials zu verhindern. Ist die aktuelle Schicht geformt, fährt das Druckbett um 0.05 mm nach unten. Die nächsten 0.5 mm Metallpulver werden aufgetragen, und der Laser schmilzt es wieder selektiv auf. Da der Laser nach 0.05 mm Materialtiefe noch nicht all seine Energie verloren hat, schmilzt er die eben gefertigte darunterliegende Schicht noch einmal leicht auf. Auf diese Weise verschmilzt die untere Schicht vollständig mit der oberen. Der Prozess wiederholt sich, bis der Druck beendet ist.

Das lose Pulver dient als Stützmaterial

Weist das Bauteil Schrägen auf, unter denen sich keine andere, tragende Schicht befindet, braucht es im 3D-Druck zwangsläufig Stützen. Beim DLM 3D-Druck können sich die überhängenden Schrägen jedoch auf dem ungebrauchten, losen Pulver ablegen. Dieses trägt das Gewicht der oberen Schicht und dient somit als Stützmaterial. Deshalb kommt man beim DLM 3D-Druck mit wenig Stützen aus. Die Bauteile werden nur so weit gestützt, dass die Scherkräfte des Pulverauftragens aufgenommen werden können.

Leichtes Treppenmuster

Wie bei jedem additiven Fertigungsverfahren entsteht bei Schrägen am Bauteil ein Treppenmuster. Im DLM 3D-Druck sind diese allerdings nur leicht sichtbar.

Teile im Pulverhaufen

Wenn alle Schichten gefertigt sind, befindet sich in der Maschine ein Druckbereich (Druckbett genannt), der vollständig mit Pulver und fertigen Teilen gefüllt ist. Sie können sich einen Sandhaufen vorstellen, in dem die Teile vergraben sind – so sieht das ungefähr aus. Die Bauteile kühlen innerhalb des Pulvers auf Raumtemperatur ab. Um einen Wärmeverzug zu verhindern, geschieht der Abkühlprozess sehr langsam.

Stützen und Pulver entfernen

Wenn das gesamte Druckbett die Raumtemperatur erreicht hat, sind die Bauteile bereit für die Nachbearbeitung. Nicht verschmolzenes Pulver wird wieder in den Prozess zurückgegeben und kann für den nächsten Druckauftrag wiederverwendet werden. Da die Bauteile noch an der Grundplatte befestigt sind, muss man sie herausschneiden. Die Stützen muss man manuell entfernen. Zum Schluss kommt das Bauteil noch in einen Glasperlenstrahler, um das ganze Restpulver zu entfernen.

Verfügbare Farben

Grau mit Einstich von Messing
Schwarz (geschwärzt)
Vergoldet
Braun

Verfügbare Nachbearbeitungen

Lackieren

Fast alle Materialien lassen sich lackieren. Dabei bieten wir verschiedene Finishing-Stufen an:

Spray Paint
Farbe direkt auf dem Bauteil ohne Vorbehandlung. Baustufen weiterhin sichtbar
Grundiert
Geschliffen und gespachtelt, glatte Oberfläche mit Grundierung zum Lackieren
High Gloss (Industriequalität)
glatte Hochglanzoberfläche, spiegelnd
Mattlack (Industriequalität)
glatte Mattlackoberfläche
Softtouch
Besonders weiches Gefühl in der Haptik, Bauteil glatt und ohne Baustufen, matt und lichtschluckend
Abschirmlack (EMV)
elektromagnetisch abschirmender Lack, Baustufen nicht sichtbar, glatt
Strukturlackierung
Lack mit eingebrachter Oberflächenstruktur z.B. Hammerlack, Baustufen nicht sichtbar

Ob sich ein Bauteil zur Lackierung eignet, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Wir können auch hochkomplexe Modelle und organische Formen lackieren. Für die hochqualitative Lackierungen müssen die Bauteile vorher geschliffen werden. Das heisst, das Bauteil muss von Hand schleifbar sein.

Tipp: Alle Öffnungen, in die man nicht mindestens einen Daumen hineinbekommt, können wir nicht schleifen und nicht lackieren.

Gerade bei 3D Druck Bauteilen ist die Vorbereitung der Oberfläche für die Lackierung besonders wichtig. Die stark sichtbaren Stufen müssen für Hochglanzlackierungen und andere glatte «finishes» zuerst geschliffen, dann mit Spachtelmasse und Flüssigfüller geglättet und zuletzt mit mehreren Farbschichten auf die Endoberfläche und Farbe veredelt werden. Bei Hochglanzlackierungen wird am Ende eine Klarlackschicht aufgetragen und poliert. Um eine abriebfeste und dauerhafte Lackierung zu gewährleisten, ist die Bindung der Lackschichten an das Material ausschlaggebend.

Softtouch LAckiertes Bauteil Lackierung 3D Druck additive Fertigung Service

Polieren (Gleitschleifen)

Das Bauteil wird in eine Trommel mit kleinen Steinen gegeben, diese verdichten die Oberfläche durch die Vibration der Trommel, bis das Bauteil glatt ist. Die Oberfläche bleibt dabei optisch bis zu einem gewissen Grad erhalten (granular bei SLS, Baustufen bei FDM), fühlt sich aber glatt an.

Was bei polierten Modellen zu beachten ist:

Bauteile benötigen ein Mindestabmass von 9 x 9 x 9 mm
Nur Aussenseite des Models kann poliert werden
Polieren (Gleitschleifen) trägt ca. 0,1 mm des Materials vom Bauteil ab, was bei der Auslegung des Bauteils beachtet werden sollte
Kanten runden durch diese Art der Politur leicht ab
Kleine Details können bei der Politur verschwinden
Dieser benötigt zwei extra Werktage zur angezeigten Lieferzeit
Nach dem Polieren werden weisse Teile etwas dunkler

Mechanische Nachbearbeitung

Das Material ist das richtige aber die Toleranzen reichen nicht? Benötigen Sie eingeschnittene Gewinde oder eingesetzte Gewindebuchsen? Wir bearbeiten Ihr Bauteil mechanisch auf Fertigmass und fügen für Sie Gewindebuchsen und Einsätze nach Ihren Vorgaben ein. Die mechanische Nacharbeit kann nicht automatisiert berechnet werden.

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Hochglanz Polieren

Alle Metalle und einige Kunststoffe lassen sich auf Hochglanz polieren. Hochglanz Polieren bedeutet in diesem Falle, dass das Bauteil nach der Bearbeitung spiegelt. Bei Metallen wird eine bruchfreie Spiegelung erzeugt. Erreicht wird dies durch das Abtragen von Material in immer feineren Bearbeitungsschritten, bis hin zur Polierpaste. Da dies ein manueller Prozess ist, können unsere Techniker nur dort polieren, wo sie mit mindestens einem Daumen hineinkommen. Feine und vertiefte Details können nicht poliert werden (z.B. eine eingravierte Schrift).