3D-Druckverfahren:

Lithography-based Metal Manufacturing Technologie (LMM)

Die Lithography-based Metal Manufacturing Technologie (LMM) ist ein indirektes, additives Fertigungsverfahren für hochpräzise metallische Klein- und Mikrobauteile. Sowohl die Gesamtprozesskette als auch die resultierenden Materialeigenschaften sind mit dem Metal-Injection-Molding (MIM = Metallpulverspritzguss) vergleichbar.

„Printing Metals in Ultra Precision“ beschreibt die Charakteristika der LMM-Technologie umfassend. Sie setzt in Bezug auf Präzision und Oberflächenqualität neue Maßstäbe für die additive Fertigung metallischer Bauteile. Die Eigenschaften der LMM-Technologie sowie die damit verbundenen technologischen Möglichkeiten, gekennzeichnet durch hohe Auflösung und Präzision ebenso wie die hohe Oberflächengüte, führen zu einer sehr guten Eignung im Bereich kleiner Bauteile. Gerade dann, wenn kleine bis mittlere Jahresbedarfe benötigt werden, ergänzt die LMM-Technologie in diesem Bereich die (additive) Prozesslandkarte um eine wirtschaftlich sinnvolle Technologie. Sie eignet sich insbesondere für die Fertigung von Prototypen und Kleinserien mit Losgrößen bis zu 10.000 Stück pro Jahr. Damit bietet sich die LMM-Technologie neben der direkten Umsetzung von Applikationen u.a. als Prototypen- und / oder Ramp-Up-Technologie für MIM-Bauteile an.

Der Prozess

In der ersten Prozessstufe entsteht durch einen 3D-Druckprozess auf Basis des Photopolymerisations-Prinzips ein hochpräzises Grünteil. Das Ausgangsmaterial, der sogenannte Feedstock, ist eine Kombination aus Metallpulver und einem photosensitiven Bindersystem. Durch eine DLP-Belichtung, die eine präzise und schnelle Belichtung einer gesamten Schichtfläche ermöglicht, wird der Polymerbinder lokal vernetzt und auf diese Weise Metallpulver gebunden. Das nun vorliegende Grünteil wird in der zweiten Prozessstufe, dem Entbinder- und Sinterprozess, in den Endzustand überführt. Im ersten Schritt des zweistufigen Sinterprozesses wird der Polymerbinder thermisch entfernt. Im zweiten Schritt wird das entbinderte Grünteil dichtgesintert. Das Bauteil erfährt dabei eine Schrumpfung, welche bei der Konstruktion berücksichtigt wird und erhält somit die endgültigen Abmaße.

Vorteile

Bei der LMM-Technologie werden keine Stützstrukturen für den Druckprozess benötigt. Der Feedstock weist eine hohe Tragfestigkeit auf, so dass die Bauteile im Bauraum dreidimensional angeordnet werden können und dadurch der Bauraum optimal genutzt werden kann. Mit der LMM-Technologie lassen sich Bauteile mit hoher Auflösung und sehr guter Oberflächenqualität herstellen. Hierdurch entfallen kostenintensive Nachbearbeitungsschritte zur Entfernung von Stützstrukturen und Verbesserung der Oberflächen bei vielen Anwendungen vollständig. Hinzu kommt die Möglichkeit auf der indirekten Fertigungsroute ein breites Werkstoffspektrum nutzbar zu machen. Ein weiterer Vorteil gegenüber den direkten Verfahren ist, dass die Bauteile nach dem Sinterprozess spannungsfrei vorliegen. Bei Schichtdicken zwischen 20 und 50 μm können minimale Wandstärken von bis zu 0,1 mm und Mikrobohrungen mit einem Durchmesser von bis zu 300 μm realisiert werden.

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