Selective Laser Micro Melting (Mikro-SLM)
Mikro-SLM ist ein pulverbettbasiertes additives Fertigungsverfahren für die Herstellung von Mikrobauteilen aus Metall. Das Verfahren basiert auf dem Prinzip des selektiven Laserstrahlschmelzens (engl. Selective Laser Melting – SLM oder Laser Powder Bed Fusion – L-PBF), jedoch mit einigen Besonderheiten. Dazu gehören die Verwendung von sehr feinen Pulvern mit Korngrößen < 10 µm, Fokusdurchmessern < 30 µm und einer Verdichtung des Pulvers mit einer eigens entwickelten Rakeleinheit. Durch die Anpassungen lassen sich maximale Strukturauflösungen lateral bis zu 40 µm und vertikal bis zu 5 µm erzielen. Des Weiteren weisen die Bauteile eine geringe Oberflächenrauheit von Ra ≤ 3 µm auf. Durch Nachbehandlungsschritte wären sogar Ra-Werte kleiner 1 µm möglich. Die bisher getesteten Metalle sind Edelstahl, Molybdän und Wolfram.
Die Aufbauraten und damit auch die Produktivität sind aufgrund der höheren Strukturauflösung im Vergleich zum kommerziellen SLM jedoch deutlich geringer. Daher ist das Verfahren derzeit eher für Mikrobauteile geeignet, was sich im kleineren Bauraum wiederspiegelt. Neuste Forschungen befassen sich daher auch mit der Steigerung der Produktivität. Hierzu wird die Laserleistung von wenigen 10 W auf mehrere 100 W erhöht. Um jedoch die hohen Laserleistungen im Mikrometerbereich umsetzen zu können bedarf es auch einer Erhöhung der Scangeschwindigkeit. Dafür kommt ein am Laserinstitut Hochschule Mittweida entwickelter Polygonspiegelscanner zum Einsatz. Während herkömmliche Scansysteme den Laserstrahl nur mit wenigen Metern pro Sekunde ablenken können, schafft der Polygonspiegelscanner über 1 Kilometer pro Sekunde. Erste Untersuchungen für die Verfahren Hochrate Mikro-SLM zeigten bereits, dass die Laserleistung ohne Verluste der Detailauflösung um das 10-fache gesteigert werden konnte. Mit der Steigerung der Laserleistung erhöht sich im fast gleichen Verhältnis auch die Produktivität, was zukünftig die Herstellung von Mikrobauteilen deutlich kostengünstiger macht. Durch die Steigerung der Produktivität wäre erstmals auch die Fertigung von größeren Bauteilen mit gesteigerter Detailauflösung wirtschaftlich realisierbar.
In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Merkmale von SLM, Mikro-SLM und Hochrate Mikro-SLM gegenübergestellt:
| SLM | Mikro-SLM | Hochrate Mikro-SLM | |
| Hersteller / Anlage | SLM Solution (SLM 280 HL) | FuE-Anlagen (Eigenbau) | FuE-Anlagen (Eigenbau) |
| Bauraum | 280 x 280 x 350 mm³ | 40 x 40 x 40 mm³ | 80 x 60 x 40 mm³ |
| Bearbeitungsregime | cw | cw | cw |
| Laserleistung | bis zu 400 W | bis zu 400 W | ≥ 400 W |
| Fokusdurchmesser | 50 - 150 µm | < 30 µm | < 30 µm |
| Strahlablenkung | 0,5 - 2 m/s | 1 - 4 m/s | ≥ 50 m/s |
| Korngröße Pulver | d90 < 100 µm | d90 < 10 µm | d90 < 10 µm |
| Schichtdicke | 20 - 50 µm | ≤ 10 µm | ≤ 5 µm |
| min. Wandstärke | 100 - 200 µm | 40 µm | ≤ 30 µm |
| Genauigkeit | ± 50 µm | ± 10 µm | ± 10 µm |
| Oberflächenrauheit (Ra) | 15 - 30 µm | 2 - 5 µm | in Entwicklung |
| Bauteildichte | > 99,5 % | > 99,5 % | in Entwicklung |
| max. Aufbaurate (Edelstahl) | 16 cm³/h | 1,5 cm³/h | bis 7 cm³/h |
BeAM_4INDU (Bedarfserhebung Additive Manufacturing für (4) INDUstrialisierung)
- Fraunhofer IWS Dresden
- Fraunhofer IKTS Dresden
- TU Dresden
- Fraunhofer IWU Chemnitz
- Fraunhofer IPK Berlin
Stiftungsprofessur “Innovative Lasertechnologien”
- 3D-Micromac AG Chemnitz
- ACSYS Lasertechnik GmbH Kornwestheim
- EdgeWave GmbH Innovative Laser Solutions Würselen
- fiberware Generalunternehmen für Nachrichtentechnik GmbH Mittweida
- IMM electronics GmbH Mittweida
- InnoLas Solutions GmbH Krailling
- JENOPTIK Automatisierungstechnik GmbH Jena
- KOKI TECHNIK Transmission Systems GmbH Niederwürschnitz
- LASERVORM GmbH Altmittweida
- LIM Laserinstitut Mittelsachsen GmbH Mittweida
- Maicom Quarz GmbH Posterstein
- SITEC Industrietechnologie GmbH Chemnitz
- ULT AG Löbau
Smart University Grid Saxony5 - Wissensströme intelligent vernetzen, TP: Co-Creation Lab Additive Fertigung
- HTW Dresden (Verbundkoordination)
- HTWK Leipzig
- Hochschule Zittau/Görlitz
- Westsächsische Hochschule Zwickau
Entwicklung innovativer Lasertechnologien für die sächsische Wirtschaft (Eila-Sax)
- Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. H. Exner
- Prof. Dr. rer. nat. habil. A. Horn
- Prof. Dr. rer. nat. S. Weißmantel
Zwanzig20-AGENT 3D, Verbundprojekt FunGeoS, TP: Basis + Mikrowände
- Fraunhofer IWU Chemnitz
- Fraunhofer IWS Dresden
- Fraunhofer IKTS Dresden
- Fraunhofer IFAM Bremen
- ILK gGmbH Dresden
- TU Dresden
- Mathys Orthopädie GmbH Mörsdorf
- 3D MicroPrint GmbH Chemnitz
- CIM-Technologietransfer Service GmbH Wismar
- FKT Formenbau und Kunststofftechnik GmbH Triptis
- Citim GmbH Barleben
- S.K.M. Informatik GmbH Schwerin
- LASERVORM GmbH Altmittweida
- SITEC Industrietechnologie GmbH Chemnitz
- Robert Bosch GmbH Stuttgart
Rapid Micro / Hochrate-Laserbearbeitung
- 3D-Micromac AG Chemnitz
- Sitec Industrietechnologie Chemnitz
- LASERVORM GmbH Altmittweida
- IMM Holding GmbH Mittweida
- Acsys Lasertechnik GmbH Mittweida
- LIM laserinstitut Mittelsachsen GmbH Mittweida
- Fiberware GmbH Mittweida
- MicroCeram GmbH Meißen
- VW AG Wolfsburg
- EOS GmbH Krailing
- ThyssenKrupp Electrical Steel GmbH Gelsenkirchen
- KSG Leiterplatten GmbH Gornsdorf
- KOKI TECHNIK Transmission Systems GmbH Niederwürschnitz
Ultraschnelle Mikrobearbeitung (ULMI)
- Professur Physik/Technische Optik
- Professur Physik
- Professur Technische Mechanik/Akustik
- Professur Werkstofftechnik
- Professur Mikroprozessortechnik