Prototec: 3D-Druck Service und Dienstleistung

3D Metalldruck: Metall 3D-Druck Service für das, was ein Fräser nicht erreicht

Keine Kompromisse mehr, was der Fräser nicht erreicht, drucken wir.

Wie viele Ihrer Konstruktionen haben Sie bereits vereinfacht, weil die Fertigung es nicht konnte? Fordern Sie jetzt Ihr Metall 3D-Druck Muster an.

✓ Lieferung innerhalb von 5 bis 10 Werktagen  |  ✓ Bauteile bis 300 x 300 x 300 mm  |  ✓ DMG MORI LASERTEC 30 SLM  |  ✓ AlSi10Mg, Werkzeugstahl härtbar bis 54 HRC, Edelstahl

Metall 3D-Druck Dienstleister

3D Metalldruck für das, was Fräsen und Gießen nicht können


Sie haben ein Bauteil mit innenliegenden Kühlkanälen, Hinterschnitten, einer Gitterstruktur für den Leichtbau, bionischen Strukturen oder einfach nur ein schwer zu fräsendes oder gießendes Bauteil, dass so nicht einfach zu fertigen ist. Es gibt viele Bauteile, wo der Fräser an viele Stellen nicht oder nur schlecht dran kommt. Und um die Ecke fräsen geht leider immer noch nicht. Mit dem Metall 3D-Druck ist so etwas aber meistens möglich.

Beim selektiven Laserschmelzen, international auch als Laser Powder Bed Fusion oder kurz LPBF bekannt, entsteht Ihr Metallteil Schicht für Schicht direkt aus dem Pulver, vollständig massiv, ohne Werkzeuge und ohne Formkosten, exakt so wie Sie es konstruiert und designt haben.

Was das für Ihre Konstruktionsfreiheit bedeutet, ist erheblich, denn innenliegende Kanäle, Hinterschnitte und Geometrien, die aus dem Vollen nicht herausgearbeitet werden könnten, sind im SLM-Verfahren meistens kein Problem.

Wie kommen SIe hier am schnellsten zu einem Ergebnis? Ganz einfach, Sie laden Ihre CAD-Datei in unserem Online Konfigurator hoch oder schicken uns Ihren Anwendungsfall inklusive CAD Datei per Mail. Wir prüfen die Konstruktion auf Druckbarkeit, besprechen anschließend unsere Ergebnisse mit Ihnen, klären was sich noch optimieren lässt, und wenn für Sie alles passt wird gedruckt.

Erfahren Sie alles zum Metall 3D-Druck Verfahren in unserem PROTOWIKI Beitrag. Hier finden Sie weitere Informationen zum Verfahren, Videos, Bilder und eine ausführliche Prozessbeschreibung.

Jetzt weiterlesen:  > Metall 3D-Druck Verfahren <

EigenschaftWert / Beschreibung
VerfahrenSelektives Laserschmelzen (SLM / LPBF)
AnlageDMG MORI LASERTEC 30 SLM mit RePlug-Wechselsystem
Maximale Bauteilgröße300 x 300 x 300 mm
Schichtdicke20 bis 100 µm je nach Genauigkeitsanforderung
Maßtoleranz Einzelteil± 0,4 % / ± 0,2 mm
Maßtoleranz Serie± 0,2 % / ± 0,1 mm
StandardmaterialienWerkzeugstahl 1.2709, Aluminium AlSi10Mg, Edelstahl 1.4404
Härtebis 54 HRC (Werkzeugstahl 1.2709, nach Wärmebehandlung)
OberflächeGestrahlt mit Glasperlen oder Karbiden, auf Wunsch weiter bearbeitet
NachbearbeitungZerspanbar, wärmebehandelbar, lackierbar, beschichtbar
Lieferzeit5 bis 10 Werktage
MindestmengeAb Stück 1, kein Mindestauftrag
Egal ob es um die erste Projektkalkulation, eine Produktkostenschätzung oder einen festen Bedarf geht, mit unserem Online-Konfigurator erstellen Sie jederzeit und von überall Ihr individuelles Angebot oder Ihre Bestellung.

Anwendungsbereiche vom Metall 3D-Druck

Formeinsätze

Kühlkanäle, die der Bauteilkontur exakt folgen, lassen sich konventionell nicht bohren. Mit Werkzeugstahl 1.2709 drucken wir Formeinsätze, die sich nach dem Druck auf 54 HRC härten und polieren lassen, mit kürzeren Zykluszeiten als konventionelle Werkzeuge.

Kleinserie statt Guss

Eine Druckgussform kostet schnell zwischen 20.000 und 150.000 Euro. Wer nur wenige hundert Teile braucht oder die Konstruktion noch nicht feststeht, druckt statt zu gießen, ohne Formkosten, ohne Mindestabnahme, ohne Risiko bei der nächsten Änderung.

Thermomanagement aus Aluminium

Kühlkörper für Leistungselektronik, Batteriekühlplatten und LED-Kühlkörper mit integrierten Kühlkanälen oder optimierten Rippengeometrien, die konventionell nicht herstellbar wären. Kühlung direkt im Bauteil spart Bauraum und steigert die Kühlleistung.

Leichtbau mit Gitter- und bionischen Strukturen

Interne Gitterstrukturen ersetzen massives Material und sparen Gewicht, ohne Festigkeit einzubüßen. Wer dasselbe Verfahren bereits für den Prototypen genutzt hat, spart beim Serienanlauf eine komplette Iterationsschleife.

Sonderwerkzeuge im Maschinenbau

Kompaktere Maschinen bedeuten engere Montageräume. Metall 3D-gedruckte Sonderwerkzeuge machen Bauteile erst wieder wirtschaftlich montierbar, die mit Standardwerkzeug schlicht nicht zugänglich sind.

Lanzen, Düsen und Fluidverteiler

Sprühdüsen, Luftlanzen und Fluidverteiler mit innenliegenden Strömungskanälen sind konventionell kaum wirtschaftlich fertigbar. Im Metall 3D-Druck entstehen optimierte Strömungsquerschnitte und kompakte Verteilergeometrien in einem einzigen Bauteil, ohne Montage, ohne Dichtungsstellen.

Klingt nach Ihrem Bauteil oder Anwendungsfall? Dann nutzen Sie unsere Metall 3D-Druck Dienstleistung.

Schicken Sie uns einfach Ihren Anwendungsfall und Ihre CAD-Datei. Wir prüfen, ob und wie wir das umsetzen können, welches Material passt und was sich an der Konstruktion noch optimieren lässt, bevor der erste Teil gedruckt wird. Das kostet Sie nichts außer einer Mail.

Kriterium 3D Metalldruck (SLM) HSC-Fräsen Metallguss (Druck- / Kokillenguss / Feinguss)
Geometriefreiheit Sehr hoch Begrenzt Hoch
Innenliegende Strukturen Ja Nein Eingeschränkt
Leichtbau / Gitterstruktur Ja Nein Nein
Maßhaltigkeit Mittel Sehr hoch bis ± 0,01 mm Mittel
Werkzeug- / Formkosten Keine Keine 5.000 bis 150.000 €
Konstruktionsänderung Ohne Mehrkosten Ohne Mehrkosten Neue Form nötig
Kleinserie ab Stück 1 Ja Ja Bedingt, Losgröße oft wirtschaftlich
Sinnvoll kombinierbar Mit HSC-Fräsen Mit SLM-Druck Mit HSC-Fräsen

 

In der Praxis ist die beste Lösung häufig eine Kombination aus Drucken und anschließendem Fräsen der kritischen Funktionsflächen, damit Passungen im µm-Bereich realisierbar sind, ohne das gesamte Teil zerspanen zu müssen. Dies können wir ebenfalls mit unserer HSC-Fräse realisieren und für Sie umsetzen.

➔ Mehr zu HSC-Fräsen: Präzisionsteile mit Toleranzen bis ± 0,01 mm

Podcast zum Thema Metall 3D-Druck

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3D-Druck und Stanz- und Umformtechnik klingt erstmal nach einer unwahrscheinlichen Kombination. In dieser Folge zeige ich, warum es fünf konkrete Bereiche gibt, in denen 3D-Druck für Stanz- und Umformbetriebe echten Mehrwert liefert. Und warum die meisten dieser Betriebe das noch gar nicht wissen. …
19. Juli 2026

006 Temperierverteiler & konturnahe Kühlung: 3D-Druck im Spritzguss-Werkzeugbau

Diesmal mit Gast: Juri Müller, Inhaber des Ingenieurbüros Juri Müller, spricht über konturnahe Temperierung und 3D-gedruckte Einsätze im Spritzguss-Werkzeugbau. Es geht um Wärmetransport, automatisierte FEM-Simulation und warum gedruckte Einsätze oft günstiger sind als konventionelle. Takeaways * …

Werkzeugstahl

1.2709 Maraging 300 / MS1 / X3NiCoMoTi 18-9-5
  • Verzugsarm, hohe Zähigkeit
  • Gute Polierbarkeit
  • Härtbar bis max. 54 HRC
  • bis ca. 400°C einsetzbar
Populär

Aluminium

3.2381 EN AC-43000 / AlSi10Mg
  • mechanische Bearbeitbarkeit
  • gute Wärmeleitung
  • Schweißbar
  • Leichtbau
Populär

Edelstahl

1.4404 316L / X2CrNiMo17-12-2
  • Korrosionsbeständig bis 300°C
  • für Tieftemperatureinsatz geeignet
  • gut Schweißbar
  • Hohe Zähigkeit

Zur Übersicht und zum Leitfaden aller > 3D-Druck Materialien <

24/7 Online 3D-Druckservice

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Unser 3D Metalldrucker

Wir drucken auf der LASERTEC 30 SLM von DMG MORI und fertigen damit Bauteile bis zu einer maximalen Größe von 300 x 300 x 300 mm, was für die meisten industriellen Anwendungen ausreichend Bauraum bietet. Das RePlug-Wechselsystem der Anlage erlaubt schnelle Materialwechsel, weil alle pulverberührenden Teile doppelt vorhanden sind und als komplette Einheit getauscht werden, sodass keine Materialvermischung zwischen verschiedenen Legierungen stattfindet und die Pulverqualität von Auftrag zu Auftrag konstant bleibt. Das aufbereitete Pulver wird dem Bauprozess wieder zugeführt, was den Materialkreislauf schließt und die Prozesskosten stabil hält.

Metall 3D-Drucker (SLM)

Der Metall 3D-Druck Prozess

Beim selektiven Laserschmelzen fährt ein fokussierter Laser die Bauteilkontur ab und verschmilzt das Metallpulver lokal zu einem vollständig massiven Körper, und dieser Vorgang wiederholt sich Schicht für Schicht, bis das Bauteil seine endgültige Form erreicht hat. Nach jeder abgeschlossenen Schicht senkt sich die Bauplattform um genau eine Schichtdicke, ein Rakel trägt frisches Pulver auf, und der Laser beginnt mit der nächsten Lage. Das nicht verschmolzene Pulver wird am Ende entfernt, aufbereitet und dem nächsten Bauprozess wieder zugeführt, was den Materialkreislauf schließt und unnötigen Ausschuss minimiert.

Die Schichtdicke wählen wir zwischen 20 und 100 µm, je nachdem, ob Ihre Anforderung eher auf Detailtreue und engste Toleranzen oder auf eine zügigere Bauzeit zielt, und beide Ziele lassen sich in gewissen Grenzen gegeneinander abwägen. Was das konkret für Ihr Bauteil bedeutet, besprechen wir vor dem Druck, damit das Ergebnis Ihren Erwartungen entspricht.

➔ Metall 3D-Druck Verfahren im Detail (PROTOWIKI)

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Wenn Sie noch Fragen haben oder Hilfe bei Ihren Projekten benötigen, zögern Sie nicht uns zu kontaktieren. Wir helfen Ihnen hier gerne weiter und unterstützen Sie bei der Umsetzung von Kunststoffteilen und NE-Metall Bauteilen. Wir sind die Experten rund um die Themen 3D-Druck, HSC-Fräsen, Feinguss und Vakuumguss. Nutzen Sie unsere Expertise für Ihre Herausforderungen und Anfragen.

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KONSTRUKTION: WAS SIE VOR DEM DRUCK WISSEN SOLLTEN

Anders als bei Kunststoffverfahren lassen sich Stützstrukturen bei Metallteilen nicht einfach von Hand abziehen oder in einem Lösemittelbad auflösen, und genau das ist der Punkt, an dem eine druckgerechte Konstruktion den größten Einfluss auf den späteren Preis und die Fertigungsqualität hat.

Der Grund liegt im physikalischen Ablauf des Schmelzprozesses selbst: Der Laser erzeugt beim Verschmelzen des Pulvers ein lokal flüssiges Metallbad, und wenn unter diesem Schmelzbad nur loses, unverfestigtes Pulver liegt, sackt die Schmelze ab und die Schicht reißt auf, was einem Effekt ähnelt, der entsteht, wenn man Wasser in trockenen Sand gießt. Aus diesem Grund benötigen alle Überhänge und Flächen, die einen Winkel von weniger als 45° zur Bauplattform aufweisen, eine Stützstruktur, die einerseits die Kontur hält und andererseits die im Schmelzprozess entstehende Wärme zuverlässig ableitet, weil unzureichende Wärmeableitung zu Verzug oder Rissen im fertigen Bauteil führen kann.

Weiterhin agiert die Stützstruktur wie eine Schweißvorrichtung. Wenn man es ganz streng nimmt, dann ist der Metall 3D-Druck auch nichts anderes wie ein Auftragsschweißen von vielen Schichten auf ein Bauteil. Jeder der schon einmal mit Schweißprozessen zu tun hatte weiß, welche Kräfte dort wirken und welche Verformungen dort entstehen können. Diese werden durch unsere Stützstrukturen wirksam minimiert. Aber je mehr Strukturen wir benötigen, desto teurer wird der gesamte Metall 3D-Druck Prozess.

Wie gehen Sie das am besten an?

Das ist recht einfach: Schicken Sie uns Ihre CAD-Datei, bevor Sie den Druckauftrag platzieren wollen. Wir schauen uns die Konstruktion an, sagen Ihnen, wo Stützstrukturen nötig wären, und klären gemeinsam, was sich noch optimieren lässt. Eine frühe Abstimmung ist deutlich günstiger als eine Korrektur, die nach dem ersten Drucklauf nötig wird.

KOSTEN IM 3D METALLDRUCK

Im Vergleich zu Gussverfahren entfallen beim 3D Metalldruck die Formkosten vollständig, was bei Druckguss- oder Kokillenformen je nach Komplexität zwischen 20.000 und 150.000 Euro ausmachen kann. Das allein ist für viele Unternehmen der entscheidende Grund, warum sich der Einstieg in den Metall 3D-Druck bei kleinen Stückzahlen rechnet, noch bevor man den Stückpreis überhaupt verglichen hat.

Die Gesamtkosten eines SLM-Bauteils entstehen aber nicht allein im Druckprozess selbst, und das ist ein Aspekt, der beim späteren Preisvergleich häufig unterschätzt wird. Stützstrukturen sind der größte Preishebel, weil ihr Aufbau im Pulverbett etwa 2-3 Mal so lange dauert wie eine vergleichbare Fläche im massiven Bauteil, und weil anschließend Arbeitszeit für das Entfernen dieser Stützen anfällt, die sich direkt im Endpreis niederschlagen. Ein Bauteil, das druckgerecht konstruiert ist und Stützvolumen konsequent minimiert, ist deshalb nicht nur technisch besser, sondern auch wirtschaftlich attraktiver.

Das Entfernen der Stützstrukturen ist kein einfaches Abbrechen, sondern in vielen Fällen erhebliche Handarbeit: Absägen, Erodieren, Verschleifen, und je nach Geometrie und Zugänglichkeit kann dieser Schritt mehr Zeit kosten als der eigentliche Druckprozess selbst.

Hinzu kommt, dass jedes Gramm gedrucktes Material direkt in den Preis einfließt, weshalb alles, was keine tragende oder funktionale Aufgabe hat, vor dem Druck wegkonstruiert werden sollte, sei es durch Wandstärkenoptimierung, Topologieoptimierung oder das konsequente Entfernen von Materialvolumen, das im fertigen Bauteil schlicht nicht gebraucht wird.

Ein weiterer Faktor, der die Stückkosten beeinflusst, ist die Auslastung der Bauplattform, denn mehrere kleinere Bauteile, die gleichzeitig auf derselben Plattform aufgebaut werden, teilen die Rüstkosten, und je dichter die Plattform gepackt werden kann, desto günstiger wird das einzelne Teil.

Kostenfaktoren im Metall 3D-Druck auf einen Blick

Kostenfaktor Einfluss auf den Gesamtpreis Optimierungshebel
Druckprozess Bauzeit abhängig von Volumen und Schichtdicke Bauteil kompakt konstruieren, Schichtdicke anpassen
Materialvolumen Jedes gedruckte Gramm kostet, unabhängig von der Funktion Nicht funktionales Volumen wegkonstruieren, Topologieoptimierung, Wandstärken reduzieren
Stützstrukturen (Druckzeit) 2 bis 3x längere Bauzeit als massives Volumen Druckgerechte Konstruktion, Überhänge über 45° vermeiden
Stützstrukturen (Nacharbeit) Hoch, oft mehr Aufwand als der Druckprozess selbst Stützpunkte zugänglich planen, Kontaktflächen minimieren
Verschleifen der Stützflächen Abhängig von Zugänglichkeit und Flächengröße Stützen an unkritischen, gut erreichbaren Flächen platzieren
Bauplattform-Auslastung Rüstkosten teilen sich auf alle Teile einer Plattform auf Mehrere Bauteile gleichzeitig drucken, Plattform dicht packen
Materialkosten Abhängig von Werkstoff, Werkzeugstahl teurer als Aluminium Werkstoff prüfen, ggf. faserverstärkte Kunststoffe als Alternative
Formkosten (vs. Guss) Entfallen vollständig, kein Werkzeug, keine Form Kein Handlungsbedarf

MATERIALÜBERSICHT

WerkstoffBezeichnungEigenschaftenKennwert
Werkzeugstahl 1.2709

Maraging 300 / MS1 /

X3NiCoMoTi 18-9-5

Verzugsarm, hohe Zähigkeit, gut polierbar, bis ca. 400 °C einsetzbarHärtbar bis 54 HRC
Aluminium AlSi10MgEN AC-43000 / 3.2381Gute Wärmeleitung, schweißbar, mechanisch gut bearbeitbar, LeichtbauDichte ca. 2,67 g/cm³
Edelstahl 1.4404316L / X2CrNiMo17-12-2Korrosionsbeständig bis 300 °C, hohe Zähigkeit, schweißbar, für Tieftemperatur geeignetZugfestigkeit ca. 530 MPa

Zu allen drei Standardwerkstoffen steht ein Datenblatt als PDF zum Download bereit.

Weitere Werkstoffe setzen wir auf Anfrage über unser Partnernetzwerk um: Edelstahl 1.4542, Werkzeugstahl 1.4540, Inconel 718, Inconel 625, CobaltChrom, Titan Ti6Al4V (3.7164) und Kupfer.

➔ Alle 70+ 3D-Druck Materialien im Überblick

Häufige Fragen zum Metall 3D-Druck (SLM)

1. Was ist selektives Laserschmelzen und wie unterscheidet es sich von anderen Metallverfahren?

Selektives Laserschmelzen, international als Laser Powder Bed Fusion oder kurz LPBF bekannt, ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem ein fokussierter Laser feines Metallpulver Schicht für Schicht zu einem vollständig massiven Körper verschmilzt. Was es grundlegend von der Zerspanung unterscheidet, ist die Richtung des Denkens: Beim Fräsen wird Material entfernt, beim SLM-Druck wird es aufgebaut, und das erlaubt Strukturen, die aus dem Vollen nicht herausgearbeitet werden können, weil der Fräser schlicht nicht an alle Stellen herankommt. Im Vergleich zum Metallguss entfallen Modell- und Formkosten vollständig, was das Verfahren besonders für kleine Stückzahlen, Konstruktionsvarianten und geometrisch komplexe Bauteile wirtschaftlich macht, bei denen sich eine Druck-, Kokill- oder Feingussform nicht amortisieren würde.

Als Standardwerkstoffe verarbeiten wir Werkzeugstahl 1.2709, Aluminium AlSi10Mg und Edelstahl 1.4404, wobei jeder dieser Werkstoffe seine eigenen Stärken mitbringt, die ihn für bestimmte Anwendungen prädestinieren. Werkzeugstahl 1.2709 ist die erste Wahl für Formeinsätze und hochbelastete Funktionsteile, weil er sich nach dem Druck durch Wärmebehandlung bis auf 54 HRC härten und anschließend polieren lässt, genauso wie es aus dem konventionellen Werkzeugbau bekannt ist. Aluminium AlSi10Mg bringt eine gute Wärmeleitung, ein geringes Gewicht und sehr gute Bearbeitbarkeit mit, Edelstahl 1.4404 ist korrosionsbeständig bis 300 °C und eignet sich auch für Tieftemperaturanwendungen.

Auf unserer DMG MORI LASERTEC 30 SLM fertigen wir Bauteile bis zu einer maximalen Größe von 300 x 300 x 300 mm, was für die meisten industriellen Anwendungen einen ausreichenden Bauraum darstellt. 

Für Geometrien, die dieses Maß überschreiten, gibt es in Einzelfällen die Möglichkeit, das Bauteil konstruktiv zu teilen und die Einzelteile nach dem 3D-Druck wieder zusammenzuschweißen, was allerdings sorgfältige Planung erfordert und nicht für jede Anwendung geeignet ist. Für solche Fälle können wir MIG / MAG, WIG oder Laserschweißen anbieten.

Wer sehr große Metallbauteile benötigt, sollte außerdem bedenken, dass SLM bei großen Volumen schnell an wirtschaftliche Grenzen stößt, weil Bauzeit und Pulververbrauch mit dem Volumen steigen, und dass in solchen Fällen HSC-Fräsen oder ein Gussverfahren oftmals die wirtschaftlichere Wahl darstellt.

Bei Einzelteilen und Prototypen erreichen wir im SLM-Verfahren Toleranzen von ± 0,4 % bzw. ± 0,2 mm, wobei der tatsächlich erreichbare Wert immer von der konkreten Geometrie, der gewählten Baurichtung und der Wärmeführung im Bauteil abhängt, weil sich Metall beim Abkühlen minimal verzieht und dieser Verzug bei der Auslegung berücksichtigt werden muss. Durch gezielte Prozessanpassung und Nacharbeit sind in der Serienfertigung engere Werte von ± 0,2 % bzw. ± 0,1 mm erreichbar, und an kritischen Funktionsflächen kombinieren wir den Druck regelmäßig mit einer spanenden Nachbearbeitung, damit Passungen im µm-Bereich realisiert werden können, ohne das gesamte Bauteil fräsen zu müssen.
Ja, und das ist kein theoretisches Versprechen: Rund 80 % unserer Aufträge sind heute Serien- und Endanwendungen, keine Prototypen mehr. Für kleine bis mittlere Stückzahlen ist der 3D Metalldruck oft die wirtschaftlichere Wahl gegenüber einem Werkzeug oder einer Gussform, weil die Werkzeug- und Formkosten vollständig entfallen und jede Variante ohne zusätzliche Fixkosten realisierbar ist. Wer dasselbe Verfahren bereits für den Prototypen genutzt hat, spart beim Serienanlauf außerdem eine vollständige Iterationsschleife, weil Materialverhalten, Prozessparameter und Toleranzlage bereits bekannt sind und nicht erneut erarbeitet werden müssen. Ab welcher Stückzahl sich das gegenüber einem Werkzeug oder einer Gussform rechnet, hängt von Bauteilgröße, Komplexität und Variantenanzahl ab, und eine pauschale Zahl wäre an dieser Stelle irreführend.

Eine feste Stückzahl, ab der 3D-Metalldruck automatisch die bessere Wahl ist, gibt es nicht, weil zu viele bauteilspezifische Faktoren die Rechnung beeinflussen. Kleine, komplexe Bauteile mit innenliegenden Strukturen sind im Druck oft schon ab dem ersten Stück günstiger, weil die Zerspanung an der Geometrie scheitert oder einen so hohen Aufwand erzeugt, dass der Preisunterschied schnell irrelevant wird. Bei einfachen, kompakten Geometrien aus dem Vollen kann Fräsen dagegen bis in höhere Stückzahlen die wirtschaftlichere Wahl bleiben. Und das gilt genauso im Vergleich zu Gussverfahren: Eine Druckguss- oder Kokillenform amortisiert sich erst ab einer gewissen Stückzahl, und solange die Abnahmemenge, die Variantenanzahl oder die Konstruktionssicherheit das nicht rechtfertigen, ist der 3D Metalldruck meistens die wirtschaftlich vernünftigere Wahl. Wir rechnen das für Ihr konkretes Bauteil durch.

Der Grund liegt im physikalischen Ablauf des Schmelzprozesses: Der Laser erzeugt beim Verschmelzen des Pulvers ein lokal flüssiges Metallbad, und wenn unter diesem Schmelzbad nur loses, unverfestigtes / ungeschmolzenes Pulver liegt, sackt die Schmelze ab und die Schicht reißt auf, was einem Effekt ähnelt, der entsteht, wenn man Wasser in trockenen Sand gießt. Aus diesem Grund benötigen alle Überhänge und Flächen, die einen Winkel von weniger als 45° zur Bauplattform aufweisen, eine Stützstruktur, die einerseits die Kontur hält und andererseits die im Schmelzprozess entstehende Wärme zuverlässig ableitet. Denn unzureichende Wärmeableitung kann zu Verzug oder Rissen im fertigen Bauteil führen. Wer das Bauteil druckgerecht konstruiert und Überhänge durch clevere Ausrichtung oder geometrische Anpassung weitgehend vermeidet, reduziert Stützvolumen, Nacharbeitsaufwand und damit den Endpreis erheblich.

Nach dem Abschluss des Druckprozesses wird das Bauteil zunächst durch Sägen (oder manchmal auch Erodieren) von der Bauplattform getrennt, auf der es während des gesamten Aufbaus verankert war. Anschließend werden die Stützstrukturen entfernt und die betroffenen Flächen durch Schleifen geglättet, wobei dieser Schritt je nach Geometrie und Zugänglichkeit von Hand oder maschinell erfolgt. Zum Abschluss strahlen wir die Oberfläche in der Regel mit Glasperlen oder Karbiden, weil das einen homogenen und optisch konsistenten Eindruck über das gesamte Bauteil hinweg erzeugt. Was danach folgt, hängt vollständig von der jeweiligen Anforderung ab, denn ein Metall 3D-Druck Bauteil lässt sich wie jedes konventionell gefertigte Metallteil wärmebehandeln, zerspanen, lackieren oder beschichten.

Die Kosten im Metall 3D-Druck setzen sich aus mehreren Faktoren zusammen, die nicht alle auf den ersten Blick sichtbar sind. Zunächst gilt: Jedes gedruckte Gramm Material kostet, unabhängig davon, ob es eine Funktion hat oder nicht. Alles, was im fertigen Bauteil keine tragende oder funktionale Aufgabe erfüllt, sollte deshalb vor dem Druck wegkonstruiert werden, sei es durch Wandstärkenoptimierung, Topologieoptimierung oder das konsequente Reduzieren von Materialvolumen. Stützstrukturen sind der nächste große Hebel, weil ihr Aufbau im Pulverbett etwa zwei- bis dreimal so lange dauert wie eine vergleichbare massive Fläche, und weil das anschließende Absägen, Erodieren und Verschleifen der Stützflächen in vielen Fällen mehr Arbeitszeit kostet als der eigentliche Druckprozess selbst. Ein weiterer Faktor ist die Auslastung der Bauplattform, denn mehrere Bauteile, die gleichzeitig auf einer Plattform aufgebaut werden, teilen die Rüstkosten, und je dichter die Plattform gepackt werden kann, desto günstiger wird das einzelne Teil. Im Vergleich zu Gussverfahren entfallen die Werkzeug- und Formkosten vollständig, was bei Druckguss- oder Kokillenformen je nach Komplexität zwischen 20.000 und 150.000 Euro ausmachen kann, und genau das macht den Metall 3D-Druck bei kleinen Stückzahlen und noch nicht fixierten Konstruktionen wirtschaftlich so interessant. Eine detaillierte Übersicht aller Kostenfaktoren und Optimierungshebel finden Sie weiter oben auf dieser Seite.

Immer dann, wenn es auf sehr enge Toleranzen und eine hohe Oberflächengüte über das gesamte Bauteil hinweg ankommt, ist HSC-Fräsen die überlegene Wahl, weil gefräste Bauteile Maßhaltigkeiten bis ± 0,01 mm erreichen, die der Druckprozess allein nicht schafft. Bei kompakten, einfachen Geometrien aus dem vollen Material ist Fräsen außerdem oft schneller und günstiger. Sobald allerdings Hinterschnitte, innenliegende Kanäle oder Gitterstrukturen ins Spiel kommen, stößt die Zerspanung an physikalische Grenzen. In der Praxis ist die beste Lösung häufig eine Kombination aus beiden Verfahren: das Bauteil drucken und die kritischen Funktionsflächen anschließend fräsen, damit Passungen im µm-Bereich realisierbar sind, ohne das gesamte Teil zerspanen zu müssen.

Ja, und konturnahe Kühlung ist tatsächlich eine häufige Anwendung, für die wir im Metall 3D-Druck angefragt werden, weil sie das beste Beispiel dafür ist, was das Verfahren kann und was konventionelles Bohren nicht kann. Mit Werkzeugstahl 1.2709 fertigen wir Formeinsätze, in denen die Kühlkanäle der Bauteilkontur exakt folgen, was bedeutet, dass die Kühlung überall dort wirkt, wo sie am stärksten gebraucht wird, und nicht nur dort, wo eine gerade Bohrung gerade noch hinkommt. Das Ergebnis ist eine gleichmäßigere Temperierung im Spritzgusswerkzeug, kürzere Zykluszeiten und häufig auch eine bessere Bauteilqualität im Spritzgussprozess selbst. Der Werkzeugstahl lässt sich nach dem Druck bis 54 HRC härten und anschließend polieren, sodass er sich im Betrieb genauso verhält wie ein konventionell gefertigter Formeinsatz.

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