Ein neues Level im SLS-3D-Druck: Der Formlabs Fuse 1+ 30W SLS 3D-Drucker

Der kompakte SLS 3D-Drucker für hohen Durchsatz und Hochleistungs-Materialien

Mit der Auslieferung des Formlabs Fuse 1 Selective Laser Sintering (SLS) Druckers wurde die Drucklandschaft einschneidend verändert. Formlabs hat seit 2020 mehr SLS-Drucker verkauft als jeder andere Hersteller. Nun, zwei Jahre später, reagiert Formalbs auf das Feedback von Tausenden von Anwendern und präsentiert den Formlabs Fuse 1+ 30W SLS-Drucker. Dieser bietet u.a. eine bis zu zweimal höheren Druckgeschwindigkeit im Vergleich zu seinem Vorgänger.

Der Formlabs Fuse 1+ 30W beinhaltet eine Reihe von Erweiterungen und Verbesserungen. Dazu gehören beispielsweise ein neuer, stärkerer 30 Watt Laser mit höherer Abtastgeschwindigkeit, eine verbesserte Pulverhandhabung und die Möglichkeit zum Druck mit Stickstoffspülung. Mit dem Formlabs Fuse 1+ 30W erhöhen Anwender den Durchsatz und haben die Option neue Hochleistungsmaterialien einzusetzen.

Schnelle Produktion von Hochleistungs-SLS-Teilen mit dem neuen Formlabs Fuse 1+ 30W

In diesem Webinar wird Ihnen gezeigt, wie der Formlabs Fuse 1+ 30W SLS-3D-Drucker zusammen mit dem kohlenstoffgefüllten Nylon 11-Material die Produktion von leistungsstarken und langlebigne Bauteile im eigenen Haus ermöglicht. Dabei werden Sie von Chris Haid, SLS-Produktmanager bei Formlabs, durch die neuesten Formlabs Produkte geführt und Ihre Fragen werden live während einer Fragerunde beantwortet .

Datum : 28. Juli 2022
Produkt : Formlabs Fuse 1+ 30W
Industrie : Engineering
Sprache : English

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Bauteile in Stunden statt Tagen

Unabhängig davon, ob ein einziger Prototyp hergestellt werden muss oder die Maschine im Dauerbetrieb für die Endproduktion läuft – Geschwindigkeit ist für viele Branchen von zentraler Bedeutung. Zur Verkürzung der Gesamtdruckzeit wurde deshalb zuerst das Kernstück des Druckers aufgerüstet: Der Formlabs Fuse 1+ 30W besitzt, wie dies der Name schon nahelegt, über einen neuen, stärkeren 30 Watt Laser sowie eine verbesserte Laserabtastung. Dank diesen beiden Neuerungen erreicht der Formlabs Fuse 1+ 30W eine sehr hohe Druckgeschwindigkeit. Diese ist bis zu 2x schneller als jene vom Formlabs Fuse 1.

Darüber hinaus ist für den Fuse 1+ 30W der Abstand zwischen den Bauteilen reduziert worden. Dies erlaubte eine Optimierung des Packalgorithmus. Somit ist  es nun möglich mehr Bauteile oder mehrere Versionen eines Bauteils innerhalb von 24 Stunden zu drucken. So können diese bereits am nächsten Tag getestet oder eingesetz werden.

Viele Produkte sind heute hochspezialisiert. Dadurch beschäftigen sich Designer oder ganze Designteams oft ausschliesslich mit einzelnen kleinen Komponenten. Falls es keine anderen Teile oder Projekte gibt, an denen gearbeitet werden kann, müssen diese untätig warten, bis die Entwürfe gedruckt oder von einem Fertigungsdienstleister geliefert werden, bevor sie den iterativen Prozess vorantreiben können.

Aufgrund der höheren Druckgeschwindigkeiten des Formlabs Fuse 1+ 30W kann diese „Wartezeit“ auf die Nacht verschoben werden. Auf diese Weise wird der Desingprozess deutlich effizienter. Man kann mehr Iterationen durchführen und hat mehr Zeit für Funktionstests. Das bedeutet man erhält mehr Feedback, was zu besseren Produkten und einem schnelleren ROI führt.

Ein Beispiel zur Druckgeschwindigkeit: Fahrradsattel

	Fuse 1	Fuse 1+ 30W
Material	Nylon 12 Powder	Nylon 12 Powder
Packdichte	9 %	9 %
Material des Modells	0,35 kg	0,35 kg
Schichten	2101	2101
Druckzeit	18 h 22 min	14 h 1 min	-24,00 %

Höchstmöglicher Durchsatz

Anlässlich der aktuellen Rohstoffknappheit, steigender Auftragskosten und Werksschliessungen suchen die Hersteller nach Möglichkeiten, ihre Lieferketten wieder in den Griff zu bekommen. Der 3D-Druck von Endverbrauchsteilen ist angesichts jüngster Materialinnovationen nicht nur möglich, sondern die beste Wahl für Validierungsphasen und Massanfertigungen oder Individualisierungen und Kleinserien.

Der Formlabs Fuse 1+ 30W erlaubt es selbst KMU’s SLS 3D-Druck im eigenen Haus einzusetzen. Folglich erreichen sie mehr Unabhängigkeit von Lieferanten, sowie Schutz vor Verzögerungen und Schwankungen in der Lieferkette. Für Grossfirmen, die den SLS-3D-Druck bereits nutzen, bietet sich mit dem Fuse 1+ 30W die Möglichkeit den 3D-Druckbetrieb zu dezentralisieren. Dabei vervielfachen sich die Kosten für ihre herkömmlichen SLS-Systeme nicht, sondern der SLS 3D-Druck in Industriequalität wird mit einem deutlich kleineren Invest mehr Ingenieuren, Designern und Technikern zugänglich gemacht. Durch diesen breiteren Zugang werden im ganzen Unternehmen neue Anwendungen erschlossen, oder der SLS 3D-Druck wird für die Herstellung von Ersatzteilen, Vorrichtungen, Lehren, Werkzeugen und vielem mehr eingesetzt.

Ein Beispiel zur Druckgeschwindigkeit: Wellenkupplung

	Fuse 1	Fuse 1+ 30W
Material	Nylon 12 Powder	Nylon 12 Powder
Packdichte	58 %	58 %	Abfallfreier Druck
Material des Modells	3,96 kg	3,96 kg
Schichten	2669	2669
Druckzeit	66 h 19 min	32 h 59 min	-52,20 %

Abfallfreies Drucken und bessere mechanische Eigenschaften

3D-Druck für Produktionszwecke wäre ohne Hochleistungsmaterialien nicht realisierbar. Zur Optimierung der Pulver-Nutzung wartet der Formlabs Fuse 1+ 30W gleich mit zwei neuen Veränderungen auf.

Eine neue optionale Stickstoffzufuhr schafft während des Druckvorgangs eine Inertgasatmosphäre. So wird unerwünschter Sauerstoff aus der Sinterumgebung verbannt. In dieser inerter Atmosphäre gedruckte Teile weisen eine geringere Sprödigkeit und bessere Duktilität auf. Daher eignen sie sich noch besser für Endanwendungen, insbesondere in anspruchsvollen Umgebungen wie der Automobilindustrie oder Luft- und Raumfahrt. Kompatible Stickstoffgeneratoren sind in grosser Bandbreite erhältlich. Gerne unterstützen wir Sie bei der Wahl eines passenden Modells.

Durch die Stickstoffspülung steigert sich die Effizienz des Sinterprozess mit Nylon 11- und Nylon 11 CF-Pulver, da ungesintertes Pulver besser vor Oxidation geschützt wird. Infolgedessen muss weniger neues Pulver im nächsten Druckzyklus zugeführt werden. Dies führt zu einer höheren Wiederverwertbarkeit des Pulvers und führt zusammen mit einer optimalen Packungsdichte zu einem abfallfreien Druckprozess. Nylon 11- und Nylon 11 CF-Pulver haben ohne Stickstoffspülung eine Neuzuführungsrate von 50%. Das heisst bei jeder neuen Füllung müssen 50% recyceltes und 50% frisches Pulver gemischt werden. Der benötigte Anteil frischen Pulvers sinkt bei Stickstoffspülung bei beiden Materialien auf 30%.

Der abfallfreie Druckprozess ist nicht nur nachhaltiger, sondern bedeutet auch, dass jeder Franken, der für Materialien ausgegeben wird, vollständig in die Herstellung von Druckteilen umgewandelt wird. Der Einsatz des Formlabs Fuse 1+ 30W ermöglicht Kosteneinsparungen, Nachhaltigkeit und qualitativ hochwertige Teile.

Neuzuführungsraten in Abhängigkeit der Druckumgebung

Aktive Pulvermischung ermöglicht neue Materialien

Der Fuse 1+ 30W verfügt über eine aktualisierte Hardware, die den Einsatz neuer Materialien ermöglicht – wie z.B. Nylon 11 CF Powder, ein kohlefaserverstärktes Materialfür die betriebsinterne Herstellung steifer, starker und leichter Bauteile.

Aufgrund der Kombination der in das gesamte Pulver eingebetteten Kohlenstofffasern erhalten Verbundwerkstoffe wie Nylon 11 CF Powder ihre erhöhte Festigkeit und Haltbarkeit, da sie die Materialeigenschaften des Nylons verstärken. Derartige Materialien bedingen eine spezielle Pulverhandhabung, welche eine einheitlichen Pulvermischung während des Dosiervorgangs aufrechterhalten kann.

Das Entwicklungsteam vom Formlabs Fuse 1+ 30W hat ein neues Rührwerk entwickelt. Auf diese Weise werden solch neue Materialien einsetzbar. Das neue Rührwerk befindet sich im Pulverbehälter. Dort sorgt es für eine konstante, gleichmässige Materialzufuhr in die Baukammer. Dank dieser Neuentwicklung kann man jetzt schon Nylon 11 CF-Pulver auf dem Fuse 1+ 30W verarbeiten. Zudem ebnet es den Weg für weitere Hochleistungsmaterialien. Einhergehend mit neuen Materialien eröffnet die verbesserte Pulverhandhabung neue Anwendungsfelder in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Medizintechnik und der Konsumgüterindustrie.

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Ein System für tiefe Stückkosten und einen schnellen ROI

Der Formlabs Fuse 1+ 30W ist eine erschwingliche 3D-Drucklösung in Industriequalität auf kleinem Raum. Das gibt KMU’s nicht nur die Möglichkeit SLS-Druck betriebsintern auszuführen, sondern ihre Produktion auch zu skalieren. Neben dem erschwinglichen Einstiegspreis können die niedrigen Stückkosten, die schnellere Durchlaufzeit und der rationalisierte Arbeitsablauf auch die Gesamtproduktionskosten senken.

Die tiefe Neuzuführungsrate reduziert die Menge des benötigten Pulvers und damit die Kosten für das Verbrauchsmaterial des Druckers. Zusammen mit der höheren Anzahl von Iterationen und Produktionszyklen führt diese Kostenersparnis dazu, dass sich der Drucker schneller amortisieren. Im Vergleich zu den bisherigen Auftragskosten kann sich die Anschaffung eines Druckers innerhalb weniger Monate rentieren.

Vergleicht man die Kosten für betriebsinternen Herstellung von SLS-Teilen mit der Auslagerung an einen externen Auftragnehmer, rechnet sich die Anschaffung des Druckers bei Nutzung für die Prototypenherstellung nach durchschnittlich 3–4 Monaten, in der Produktion hingegen nach 6–7 Monaten.

Dafür schickte Formlabs Dateien an die vier führenden Dienstleistungsunternehmen und forderten SLS-Teile an. Anschliessend ermittelten sie den Durchschnitt ihrer Preise und Lieferfristen. betriebsinternen Produktion setzten sie den Fuse 1+ 30W SLS-3D-Drucker und Fuse Sift ein, wobei sie für den Arbeitsaufwand $17/Stunde berechneten.

Prototyp: Automobil-Krümmer

Material: Nylon 12 Powder
Menge: 5 Teile

	FUSE 1+ 30W BETRIEBSINTERN	SLS-DIENSTLEISTUNGS-UNTERNEHMEN
Druckzeit	15 h 20 min
Abkühl- & Nachbearbeitungszeit	14 h 35 min
Gesamtzeit	29 h 55 min	5–7 Werktage
Materialkosten	31,00 USD
Arbeitskosten	14,11 USD
Gesamtkosten	45,11 USD	592,20 USD

Dieses Bauteil wurde auf dem Fuse 1+ 30W aus Nylon 12 Powder hergestellt.

Dieses Bauteil wurde auf einem industriellen Pulverbett-Fusion 3D-Drucker, dessen Einstiegspreis 6-10 mal höher ist als der des Fuse 1+ 30W.

Produktion: Fahrradpedal

Material: Nylon 12 Powder
Menge: 36 Teile

	FUSE 1+ 30W BETRIEBSINTERN	SLS-DIENSTLEISTUNGS-UNTERNEHMEN
Druckzeit	13 h 52 min
Abkühl- & Nachbearbeitungszeit	16 h 52 min
Gesamtzeit	30 h 44 min	7–10 Werktage
Materialkosten	183,00 USD
Arbeitskosten	51,00 USD
Gesamtkosten	233,00 USD	1431,36 USD

Dieses Bauteil wurde auf dem Fuse 1+ 30W aus Nylon 12 Powder hergestellt.

Dieses Bauteil wurde auf einem industriellen Pulverbett-Fusion 3D-Drucker, dessen Einstiegspreis 6-10 mal höher ist als der des Fuse 1+ 30W.

Der betriebsinterne 3D-Druck mit dem Fuse 1+ 30W-Drucker lieferte sowohl für das Prototyping als auch für die Produktion qualitativ hochwertige Teile mit kürzeren Durchlaufzeiten. Damit erlaubt er einen intensiveren Iterationsprozess für Prototypen oder einen höheren Produktionsdurchsatz.

Der Fuse 1+ 30W SLS-Drucker baut auf dem Erfolg Fuse 1 auf. Dabei bedient er sich demselben optimierten Arbeitsablauf, der hohen Genauigkeit und dem kompakten Format des Fuse 1. Durch die verbesserte Druckgeschwindigkeit und Pulverhandhabung bietet er zusätzlich höhere Durchsatzkapazitäten und mehr Material-Optionen.