Die additive Fertigung mittels Selektivem Lasersintern (SLS) ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung komplexer Geometrien, funktionaler Prototypen und Kleinserien. Doch erst eine reproduzierbare und wirtschaftliche Nachbearbeitung macht die Bauteile wirklich marktfähig. Oberflächenqualität, Prozessstabilität und Kosten pro Bauteil werden maßgeblich durch das Post Processing beeinflusst. Vor dieser Herausforderung stand auch der deutsche 3D-Druck-Dienstleister FORMRISE. Das Unternehmen mit über 20 Jahren Erfahrung im Bereich der additiven Fertigung beliefert Kunden aus anspruchsvollen Branchen wie Automotive, Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik sowie der Luxusgüter- und Schmuckindustrie. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an Qualität, Reproduzierbarkeit und Prozesssicherheit.
Grenzen eines mehrstufigen Nachbearbeitungskonzepts
Die Nachbearbeitung der SLS-Bauteile erfolgte bei FORMRISE zunächst über mehrere aufeinanderfolgende Strahlprozesse auf Anlagen eines Marktbegleiters. Zunächst wurden die Bauteile mit Glasperlen vom überschüssigen Pulver gereinigt. Anschließend erfolgte eine Vorverdichtung der Oberfläche mit Polybeads, bevor die Teile gefärbt und abschließend erneut gestrahlt wurden.
Dieser mehrstufige Prozess verteilte sich auf mehrere Anlagen und erforderte teilweise manuelle Bearbeitung – in Einzelfällen bis zu zwei Stunden pro Charge. Mit steigender Auslastung und höheren Qualitätsanforderungen wurde dieses Konzept jedoch zunehmend ineffizient. Besonders problematisch erwies sich die Strahlmittelaufbereitung. Die bisherige Aufbereitung ausschließlich über Zyklonabscheidung reichte nicht aus, um Strahlmittel und Pulver zuverlässig zu trennen und eine gleichbleibend saubere Aufbereitung zu gewährleisten. Die Folge war ein extrem hoher Verbrauch an Polybeads.
Gleichzeitig verschlechterte sich die Strahlmittelqualität kontinuierlich, weil Farbpartikel und Abrieb nicht sauber getrennt wurden. Dies hatte direkte Auswirkungen auf die Prozessstabilität: Helle Bauteile konnten in kontaminierten Anlagen nicht beliebig bearbeitet werden. FORMRISE war gezwungen, die Produktion streng zu planen: helle Teile zu Wochenbeginn, dunklere Teile im weiteren Verlauf. Spontane Kundenaufträge oder kurzfristige Änderungen waren kaum noch realisierbar. Am Ende der Woche mussten die Anlagen zudem aufwendig gereinigt werden.
Hinzu kam ein weiteres, für viele SLS-Anwender bekanntes Problem: Beim Reinigen mit Glasperlen blieben immer wieder feine Glaspartikel in der Oberfläche zurück. Spätestens beim Färben der Bauteile führten diese Einschlüsse zu inhomogenen Farbergebnissen und sichtbaren Defekten.
S1 von AM Solutions überzeugt FORMRISE mit überlegener Technik
Vor diesem Hintergrund suchte FORMRISE gezielt nach einer neuen Lösung für das Post Processing seiner SLS-Bauteile. Gefordert war ein System, das Reinigung und Oberflächenfinish effizient kombiniert und vor allem über eine leistungsfähige, zuverlässige Strahlmittelaufbereitung verfügt.
Auf der Formnext 2023 stieß FORMRISE erstmals auf die S1 von AM Solutions. Die Anlage vereint die jahrzehntelange Strahltechnik-Expertise der Rösler Gruppe mit einem speziell für die additive Fertigung entwickelten Prozesskonzept. Das auf Kunststoffpulverbett-Anwendungen abgestimmte Strahlmittelaufbereitungssystem mit großem Zyklon und integriertem Vibrationssieb bildet das zentrale Element und sorgt für eine saubere Klassifizierung des Strahlmittels. Entscheidend für FORMRISE war jedoch nicht nur die Technik im Detail, sondern der ganzheitliche Ansatz: Mit der S1 lassen sich Reinigung und Homogenisierung der Oberfläche in einem einzigen automatisierten 2-in-1-Prozess durchführen – mit nur einem Strahlmedium und in einer Anlage. Aufgrund der hohen Zufriedenheit mit der S1 betreibt FORMRISE inzwischen drei Anlagen dieses Typs.
Signifikant messbare Verbesserungen im laufenden Betrieb
Nach der Inbetriebnahme der neuen Anlagen zeigten sich schnell messbare Verbesserungen im Post Processing. Der Verbrauch an Polybeads sank innerhalb des ersten Jahres um mehr als 60 %, da das Strahlmittel deutlich effizienter im Kreislauf gehalten wird. Allein dadurch konnten rund 1,6 t CO₂ eingespart werden. Gleichzeitig konnte der Einsatz von Glasperlen nahezu vollständig entfallen, wodurch auch die bekannten Probleme beim Färben der Bauteile praktisch nicht mehr auftraten. Zudem reduzierten sich die Entsorgungskosten deutlich.
Ein weiterer wichtiger Effekt war die gesteigerte Prozessleistung der Anlage. Durch die hohe Strahlleistung und den Wegfall mehrerer Prozessschritte konnte die gesamte Nachbearbeitungszeit um nahezu 50 % reduziert werden. Das senkte nicht nur den Energie- und Druckluftbedarf, sondern reduzierte auch den manuellen Arbeitsaufwand deutlich. Auch die Bauteilqualität konnte weiter verbessert werden. Die Oberflächen der SLS-Bauteile sind homogener und wirken deutlich hochwertiger. Kunden berichten, dass die Bauteile bereits nach dem Strahlprozess nahezu wie geschliffen wirken, obwohl sie ausschließlich gestrahlt wurden und sich besser für nachgelagerte Prozesse eignen.
Die S1 als strategischer Baustein im SLS-Post Processing
Insgesamt summieren sich die jährlichen Einsparungen bei FORMRISE auf rund 35.000 Euro, wobei mehr als die Hälfte allein auf den verringerten Druckluftverbrauch entfällt. Gleichzeitig konnte der CO₂-Ausstoß des Post-Processing-Prozesses um mehr als 12 Tonnen pro Jahr reduziert werden. „Für das Post Processing von SLS-Teilen bietet AM Solutions mit der S1 eine Lösung, die auf dem Markt absolut konkurrenzlos ist und uns in allen Belangen überzeugt hat. Man sieht hier ganz genau, welches Potenzial in der optimalen Abstimmung des Strahlprozesses auf die Anforderungen der additiven Fertigung und speziell auf die Strahlmittelaufbereitung liegt. AM Solutions hat dieses Potenzial erkannt und voll ausgeschöpft und uns damit die Chance gegeben, unser Post Processing auf eine Weise zu optimieren, die wir uns vorher nicht hätten vorstellen können“, freut sich FORMRISE-Geschäftsführer Peter Spitzwieser.
SLS-Dienstleister stehen durch Wettbewerber, Marktanforderungen und steigende Kundenerwartungen unter massivem Kostendruck. Die S1 hebt die Effizienz im Post-Processing auf ein ganz neues Niveau: höherer Durchsatz, saubere Ergebnisse und deutlich weniger manueller Aufwand – ohne Kompromisse bei der Qualität.
Fallstudie zum Download: www.solutions-for-am.com/CaseStudy-DE
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