Wie die Qualität von SLS-3D-Drucken tatsächlich aussieht
Datenblätter geben die Genauigkeit an. Marketingfotos zeigen makellose Oberflächen. Doch wenn Sie entscheiden müssen, ob SLS Spritzguss oder CNC-Bearbeitung für Ihre Anwendung ersetzen kann, müssen Sie wissen, was aus dem Drucker kommt – anhand von Messwerten, nicht anhand von Adjektiven.
Dieser Artikel präsentiert Qualitätsdaten des SLS-3D-Drucks von tatsächlich gedruckten Testteilen. TPM3D P360Die Teile wurden gedruckt in Precimid1172Pro GF30 BLK (mit Glasperlen gefülltes PA12) und Precimid1172Pro BLK (PA12) bei einer Schichtdicke von 0.12 mm. Jede Aussage wird durch einen Messwert oder ein Foto der Oberfläche belegt.
Wir decken drei Dimensionen der Qualität ab: Maßgenauigkeit, Oberflächengüte und Merkmalsauflösung — einschließlich der Bereiche, in denen der Prozess seine Stärken hat und in denen er Einschränkungen aufweist, die Sie bei der Gestaltung berücksichtigen sollten.
Maßgenauigkeit: Gemessene Abweichungen
Wie wir getestet haben
Referenzbauteile mit bekannten Konstruktionsabmessungen wurden gedruckt und mit einem Messschieber vermessen. Die unten aufgeführten Abweichungen geben die Differenz zwischen den CAD-Abmessungen und den tatsächlich gedruckten Abmessungen in XY- (horizontaler) und Z-Richtung (vertikaler) an.
Horizontale Abmessungen (XY-Ebene)
| Designabmessung (mm) | Gemessene Abweichung | Was bedeutet das |
|---|---|---|
| 18.36 | + 0.03mm | Abweichung innerhalb von 0.2 % vom Design |
| 34.34 | + 0.01mm | Abweichung innerhalb von 0.03 % vom Design |
Bei horizontalen Abmessungen hält der P360 Toleranzen deutlich unter ±0.05 mm für Teile im Bereich von 18–35 mm ein. Die leichte positive Abweichung (die gedruckten Teile sind etwas größer als die Konstruktionsteile) ist konsistent und vorhersehbar – sie kann bei Bedarf in der CAD-Software kompensiert werden.
Vertikale Abmessungen (Z-Achse)
| Designabmessung (mm) | Gemessene Abweichung | Was bedeutet das |
|---|---|---|
| 26.64 | -0.10mm | Weniger als die Höhe einer 0.12 mm dicken Schicht |
Die vertikale Abweichung ist größer als die horizontale – dies ist bei allen schichtbasierten Prozessen zu erwarten. Die Abweichung von -0.10 mm bei einem 26.64 mm großen Merkmal entspricht weniger als der Höhe einer einzelnen 0.12 mm dicken Schicht.
Dünne Wände
| Wandstärke (mm) | Gemessene Abweichung | Notizen |
|---|---|---|
| 0.50 | + 0.02mm | Hervorragend – 0.5 mm Wände drucken präzise. |
| 0.66 | + 0.04mm | Konsequente positive Voreingenommenheit |
Dünne Wände von 0.5 mm lassen sich mit einer Abweichung von lediglich +0.02 mm drucken. Dies ist ein aussagekräftiges Ergebnis: 0.5 mm dicke Wände liegen an der unteren Grenze dessen, was SLS zuverlässig herstellen kann, und der P360 bewältigt sie ohne Verziehen oder Verzerren.
Oberflächenbeschaffenheit: Was Sie nach dem Drucken sehen
Ober- und Unterseite (flach)
Auf dem P360 gedruckte Testteile zeigen glatte, ebene Oberflächen mit Laserscanlinien, die nicht sichtbar sindDie Oberfläche ist gleichmäßig und matt – keine Poren, keine Blasen, keine sichtbaren Mängel.
Dieses Ergebnis ist ideal für sichtbare Oberflächen funktionaler Bauteile. Die Oberfläche ist so glatt, dass sie für interne oder strukturelle Anwendungen nicht geschliffen werden muss. Für Oberflächen, die dem Kunden zugewandt sind, lässt sich durch Sandstrahlen oder Dampfglätten innerhalb weniger Minuten ein gleichmäßiges, seidenmattes Finish erzielen.
Seitenwände
Seitenwände zeigen Minimale Orangenhaut und kaum sichtbare SchichtlinienOrangenhaut – eine raue, strukturierte Oberfläche an vertikalen Flächen – ist ein häufiger SLS-Fehler, der durch ungleichmäßige Pulververteilung oder thermische Inkonsistenzen verursacht wird. Bei den gezeigten P360-gedruckten Teilen ist er praktisch nicht vorhanden.
Die Schichtgrenzen bei einer Schichtdicke von 0.12 mm sind nur bei genauer Betrachtung sichtbar. An senkrechten Wänden erscheinen sie als sehr schwache horizontale Streifen. Auf geneigten Flächen (30–60° zur Horizontalen) ist die Treppenstruktur deutlicher ausgeprägt, aber immer noch subtil.
Ecken: Sauber und scharf
Die Rahmenecken der Testteile zeigten keine Vorsprünge oder Unebenheiten – auch an scharfkantigen Ecken. Das Ausbeulen von Ecken ist ein häufiger Fehler beim selektiven Laserschneiden (SLS), bei dem sich an Richtungsänderungen des Laserstrahls überschüssige Wärme ansammelt und das Material ausbeult. Dank der effizienten Laserstrahlplanung und der präzisen Energiesteuerung des TPM3D P360 kompensiert der Laser die Energie beim Scannen um Ecken automatisch.
Warum die Oberflächenqualität gleichbleibend ist
Zwei Faktoren sind für die glatte Oberfläche verantwortlich:
- System zur Klingen-Neubeschichtung. Die P360 verwendet ein Rakel (keine Walze) zum Auftragen jeder Pulverschicht. Rakel erzeugen ein ebenes, gleichmäßiges Pulverbett. Walzen können Vibrationsspuren und statische Aufladung verursachen – beides führt zu Oberflächenfehlern.
- Hohe Laserabsorptionsrate. Der CO₂-Laser erreicht mit Nylonpulver eine Absorption von ca. 96 %. Dadurch wird die Laserenergie präzise an den Zielort geleitet, mit minimaler Wärmeverteilung. Das Ergebnis ist ein sauberes Sintern ohne Überhitzung des umgebenden Pulvers – was andernfalls zu Oberflächenrauheit und Bauteilwachstum führen würde.
Mechanische Festigkeit: Höhere Kraft zum Verformen und Brechen
Die Testteile wurden einem manuellen Biege- und Bruchkraftvergleich unterzogen. P360-gedruckte Teile erforderten mehr Kraft zur Verformung und mehr Kraft zum Bruch als die Referenzbasislinie. Dies deutet darauf hin, dass der Sinterprozess dichtes, gut verschmolzenes Material erzeugt – nicht nur an der Oberfläche, sondern im gesamten Querschnitt des Bauteils.
Die 96%ige Absorptionsrate des CO₂-Lasers bei Nylon bedeutet, dass jede Schicht vollständig gesintert und nicht nur teilweise verschmolzen wird. Vollständiges Sintern führt zu höherer Dichte und besserer Haftung zwischen den Schichten – was sich direkt auf die mechanischen Eigenschaften auswirkt.
Häufig gestellte Fragen
Wie hoch ist die Maßgenauigkeit von SLS-3D-gedruckten Teilen?
Auf dem TPM3D P360 beträgt die Genauigkeit horizontaler Merkmale im Bereich von 18–35 mm ±0.03 mm. Vertikale Merkmale weisen eine etwas größere Abweichung auf – etwa 0.10 mm bei einem 27 mm langen Merkmal.
Wie glatt ist die Oberfläche eines im SLS-Verfahren gedruckten Bauteils?
SLS-Bauteile weisen direkt nach dem Drucken eine matte, leicht körnige Oberfläche auf. Auf dem TPM3D P360 sind ebene Flächen glatt und weisen keine sichtbaren Laserscanlinien auf, und die Seitenwände zeigen keine Orangenhautstruktur. Bei einer Schichtdicke von 0.12 mm sind die Schichtlinien kaum sichtbar. Durch Sandstrahlen oder Dampfglätten lässt sich innerhalb von 10–15 Minuten ein gleichmäßiges Satin-Finish erzielen. Je nach Bedarf kann eine weitere Nachbearbeitung erfolgen, z. B. Dampfglätten für eine glatte, glänzende Oberfläche.
Kann SLS dünne Wände drucken?
Ja. Der TPM3D P360 druckt zuverlässig Wände mit einer Dicke von nur 0.5 mm und einer Abweichung von lediglich +0.02 mm. Bei 0.66 mm dicken Wänden beträgt die Abweichung +0.04 mm. Unterhalb von 0.5 mm werden die Ergebnisse weniger vorhersehbar.
Sind SLS-gedruckte Teile stabil?
Die mit TPM3D P360 hergestellten Bauteile erfordern im Vergleich zu FDM-gedruckten Bauteilen einen höheren Kraftaufwand zum Verformen und Brechen, was auf eine vollständige Sinterung hinweist. Die 96%ige Absorptionsrate des CO₂-Lasers in Verbindung mit Nylonpulver gewährleistet eine vollständige Verschmelzung der Schichten.
Warum haben SLS-Teile abgerundete Kanten?
Der Laserfleckdurchmesser (0.25 mm beim P360) bestimmt den minimalen Kantenradius. Da der Strahl eine bestimmte Breite besitzt, werden scharfe Kanten und Fasen mit einem kleinen Radius gedruckt. Dies ist dem Lasersinterprozess inhärent. Für besonders scharfe Kanten ist eine Nachbearbeitung erforderlich.
Welche Schichtdicke sollte ich beim SLS-Druck verwenden?
Der TPM3D P360 unterstützt Schichtdicken von 0.06–0.20 mm, wobei 0.12 mm für die meisten Anwendungen empfohlen werden. Bei 0.12 mm ist das Verhältnis zwischen Oberflächenqualität, Genauigkeit und Druckgeschwindigkeit optimal. Dünnere Schichten (0.06 mm) verbessern zwar die Oberflächengüte, verlängern aber die Druckzeit deutlich.
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