Pulverbettverfahren: Ablauf, Varianten und Grenzen
Pulverbettverfahren sind additive Fertigungsverfahren, bei denen ein Bauteil in einem Bett aus feinem Pulver entsteht: Ein Beschichter trägt eine dünne Pulverlage auf, eine Energiequelle – meist ein Laser – verschmilzt gezielt den Querschnitt des Bauteils, dann senkt sich die Plattform und die nächste Lage folgt. Für Metall ist das laserbasierte Pulverbettschmelzen (L-PBF, SLM) das verbreitetste Verfahren.
Was sind Pulverbettverfahren?
Pulverbettverfahren bauen ein Bauteil Schicht für Schicht in einem Bett aus Pulver auf. In jeder Lage wird nur die Fläche verfestigt, die zum Querschnitt des Bauteils gehört; das übrige Pulver bleibt lose liegen. Verfahren, die das Pulver gezielt durch Wärme verschmelzen, bilden nach DIN EN ISO/ASTM 52900 die Verfahrensklasse „Pulverbettbasiertes Schmelzen“ (Powder Bed Fusion, PBF). Auch das Binder Jetting arbeitet mit einem Pulverbett, verklebt das Pulver aber mit einem Bindemittel und zählt zu einer eigenen Klasse.
Im Metall-3D-Druck ist das Pulverbettschmelzen mit dem Laser das wichtigste Verfahren. Es heißt fachlich PBF-LB/M, gängig sind auch die Namen SLM (Selektives Laserschmelzen) und L-PBF. Wichtig: Das Metallpulver wird dabei vollständig geschmolzen – nicht nur gesintert.
Wie funktioniert ein Pulverbettverfahren?
Der Ablauf wiederholt sich für jede Schicht – je nach Bauteilhöhe hunderte bis viele tausend Male.
Pulver auftragen
Ein Beschichter zieht eine dünne, ebene Lage Metallpulver über die Bauplattform.
Belichten
Der Laser fährt den Querschnitt des Bauteils ab und schmilzt das Pulver dort auf. Es verbindet sich mit der Schicht darunter.
Absenken
Die Bauplattform senkt sich um genau eine Schichtdicke ab.
Wiederholen
Neue Pulverlage, neue Belichtung – bis das Bauteil fertig im Pulverbett liegt.
Bei Metall läuft der Prozess unter Schutzgas wie Argon oder Stickstoff, damit das heiße Metall nicht oxidiert. Das Bauteil ist über Stützstrukturen fest mit der Bauplattform verbunden. Sie halten Überhänge, leiten Wärme ab und verhindern Verzug durch Eigenspannungen.
Varianten: Laser, Elektronenstrahl, Kunststoff
| Verfahren | Energiequelle | Werkstoff | Bei uns |
|---|---|---|---|
| SLM / L-PBF (PBF-LB/M) | Laser | Metall | über unseren Fertigungspartner |
| Elektronenstrahlschmelzen (PBF-EB/M) | Elektronenstrahl im Vakuum | Metall | nicht im Angebot |
| Selektives Lasersintern (SLS) | Laser | Kunststoffpulver, meist Polyamid | bieten wir nicht an |
Beim Kunststoff-Lasersintern stützt das lose Pulver das Bauteil, Stützen sind kaum nötig. Bei Metall reicht das nicht: Die Wärme muss abgeführt und das Bauteil fixiert werden. Wer ein Kunststoffteil braucht, für den ist FDM mit PETG oder ASA eine Alternative; für Metall gibt es die Laserverfahren unseres Partners.
Pulverbettverfahren bei unserem Fertigungspartner
Unser Forschungs- und Fertigungspartner, ein Laserinstitut in Sachsen, betreibt mehrere Varianten des Laser-Pulverbettverfahrens – von sehr groß bis sehr fein:
| Verfahren | Bauraum | Schicht / vertikal | Auflösung lateral |
|---|---|---|---|
| Makro-SLM | bis 2 × 2 × 1 m | > 0,5 mm | > 3 mm |
| SLM | bis 280 × 280 × 350 mm | 20–50 µm | 100–200 µm |
| Mikro-SLM | bis 100 × 100 × 60 mm | 5–10 µm | 40 µm |
| Lasermikrosintern | bis Ø 35 × 50 mm | 1–5 µm | 15 µm |
Angaben unseres Fertigungspartners. Was für Ihr Bauteil erreichbar ist, klären wir im Einzelfall.
Das Makro-SLM ist eine Eigenentwicklung des Partners: Statt feinem Pulver nutzt es Metallgranulat und einen Laser im Multi-Kilowatt-Bereich. Die Teile entstehen endkonturnah, Funktionsflächen werden danach zerspant. Das Lasermikrosintern ist eine Modifikation des Mikro-SLM: Es arbeitet mit kurzgepulster statt kontinuierlicher Laserstrahlung und verarbeitet zusätzlich Keramiken und Cermets.
Vorteile und Grenzen
Stärken
- große Geometriefreiheit: innenliegende Kanäle, Gitter- und Leichtbaustrukturen
- wenig Abfall: aufgeschmolzen wird nur das Bauteil, loses Pulver lässt sich aufbereiten
- laut unserem Partner Bauteileigenschaften mindestens vergleichbar mit konventionell gefertigten Teilen
Grenzen
- Stützen nötig, Teile müssen von der Plattform getrennt werden
- Hohlräume brauchen Öffnungen, damit Pulver austreten kann
- Funktionsflächen werden meist zerspant, oft folgt eine Wärmebehandlung
Welches Verfahren zu Ihrem Bauteil passt, zeigt die Übersicht Metall-3D-Druck. Machbarkeit, Preis und Termin klären wir je Projekt mit unserem Partner – starten Sie dafür eine Metall-Anfrage.
Häufige Fragen zu Pulverbettverfahren
Was ist der Unterschied zwischen SLM und SLS?
Beide sind Pulverbettverfahren mit Laser. Beim SLM wird Metallpulver vollständig geschmolzen, beim SLS wird Kunststoffpulver gesintert. Metall-SLM bieten wir über unseren Fertigungspartner an, SLS-Kunststoffdruck bieten wir nicht an.
Warum brauchen Metallteile im Pulverbett Stützen?
Im Metall-Pulverbett halten Stützstrukturen das Bauteil auf der Plattform, tragen Überhänge und leiten Wärme ab. Ohne sie würde sich das Teil durch Eigenspannungen verziehen. Die Stützen werden nach dem Druck entfernt.
Was passiert mit dem nicht verschmolzenen Pulver?
Das nicht verschmolzene Pulver wird nach dem Druck abgesaugt, gesiebt und kann aufbereitet wiederverwendet werden. Deshalb entsteht bei Pulverbettverfahren wenig Materialabfall.
Wie groß dürfen Teile aus dem Pulverbett sein?
Das hängt von der Anlage ab. Beim klassischen SLM unseres Partners sind es bis 280 × 280 × 350 mm, beim Makro-SLM bis 2 × 2 × 1 m. Feine Mikroteile entstehen im Mikro-SLM oder per Lasermikrosintern.
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Metallpulver ist das feinkörnige metallische Ausgangsmaterial für Pulverbettverfahren wie SLM sowie für pulverbasiertes Laserauftragschweißen.
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