Selektives Lasersintern (SLS) ist ein leistungsfähiges, laserbasiertes Fertigungsverfahren, das sich in der modernen Produktion als als fester Bestandteil etabliert hat. Denn durch den schichtweisen Aufbau aus pulverförmigen Werkstoffen eröffnen sich neue Möglichkeiten hinsichtlich Designfreiheit, Prozessstabilität und Materialleistung.

Im Zuge der digitalen Transformation industrieller Fertigungsprozesse unterstützt SLS agile, zuverlässige und wirtschaftliche Produktionsmethoden – sowohl in der Entwicklung als auch in der Serienfertigung. Die Technologie treibt Innovationen in Branchen wie Engineering, Medizintechnik, Mobilität und Konsumgüter entscheidend voran.

 Selektives Lasersintern (SLS) ist eine Lasertechnologie, bei der thermoplastisches Pulver mittels eines Lasers schichtweise verschmolzen wird. So entstehen komplexe, funktionale Bauteile direkt aus digitalen CAD-Daten – ganz ohne zusätzliche Werkzeug.

Bei den Pulverbett-basierten Verfahren muss zwischen Selektivem Lasersintern (SLS) und Selektivem Laser Schmelzen (SLM) unterschieden werden. Beide Verfahren ähneln sich zwar im Ablauf, unterscheiden sich jedoch in ihren Materialien und ihrem Schmelzverhalten:

• SLS ist ein Sinter-Verfahren, bei dem Partikel verbunden werden, ohne vollständig zu schmelzen. Dies führt zu einer geringeren thermischen Belastung und ermöglicht die effiziente Wiederverwendung von ungesintertem Pulver. Bei SLS wird hauptsächlich Polymerpulver verwendet.
• Beim SLM hingegen wird Metallpulver verwendet und das Material wird vollständig geschmolzen. Dies erfordert einen deutlich höheren Energieeinsatz. Außerdem sind in der Regel sind Stützstrukturen und eine komplexere Nachbearbeitung nötig.

SLS ist überall dort im Einsatz, wo langlebige Kunststoffbauteile, funktionsfähige Prototypen oder kleine Serien gefragt sind. Die Vielseitigkeit und Support-Freiheit machen es zu einer Kerntechnologie in der Additiven Fertigung.

Das selektive Lasersintern (SLS) ist ein Pulverbett-Schmelzverfahren. Der Prozess findet in einer temperaturgeregelten Baukammer statt und erfolgt Schicht für Schicht auf der Grundlage von CAD-Konstruktionsdaten.

Die SLS-Prozessschritte im Überblick:

1. Vorbereitung der 3D-Datei
   Ausgangspunkt ist ein 3D-CAD-Modell, das in ein druckfähiges Format (z. B. STL oder 3MF) exportiert und anschließend in digitale Schichten (Layer) zerlegt wird. Mit spezieller Software werden Teile optimal im Bauraum ausgerichtet, die Laserspuren definiert und Prozessparameter wie Schichtdicke oder Energiedichte festgelegt.
2. Pulverauftrag und Vorheizung
   Eine Rakel oder Walze trägt eine dünne Pulverschicht gleichmäßig auf die Bauplattform auf. Die Pulverschicht wird knapp unterhalb des Schmelzpunktes vorgeheizt, um Spannungen zu minimieren und gleichmäßiges Versintern zu gewährleisten.
3. Selektives Lasersintern
   Ein leistungsstarker CO₂-Laser scannt die aktuelle Schicht gemäß der CAD-Geometrie und versintert das Pulver lokal. Der Laserstrahl wird durch schnelle, hochpräzise Strahlablenkeinheiten (interne Verlinkung Glossar Laserscanning) gelenkt und ermöglicht filigrane Details mit hoher Auflösung.
4. Schichtweiser Aufbau
   Nach jeder gesinterten Schicht senkt sich die Bauplattform geringfügig ab (z. B. 0,1 mm), und eine neue Pulverschicht wird aufgetragen. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis das Bauteil vollständig aufgebaut ist. Das umliegende Pulver fungiert dabei als natürliche Stützstruktur – zusätzliche Supports sind nicht erforderlich.
5. Kontrollierte Abkühlphase
   Nach Fertigstellung bleibt das Bauteil im Pulverbett, um langsam und kontrolliert abzukühlen. So werden Verzug, Risse und innere Spannungen vermieden – entscheidend für Maßhaltigkeit und Bauteilqualität.
6. Entfernen des Pulvers und Nachbearbeiten
   Das abgekühlte Bauteil wird aus dem Pulverbett entnommen und die Teile werden mit Bürsten, Druckluft oder Sandstrahlen vom Pulver befreit. Loses, ungesintertes Pulver wird – häufig durch automatisierte Siebsysteme – zurückgewonnen und kann für zukünftige Bauteile recycelt werden. Je nach Anwendung wird das Bauteil dann noch optionalen Endbearbeitungsschritten wie Färben oder Glätten unterzogen.

Dank seiner Prozesssicherheit, Materialvielfalt und Designfreiheit findet SLS breite Anwendung in unterschiedlichsten Branchen – von der Produktentwicklung bis hin zu regulierten Bereichen wie Medizin oder Mobilität. Die Technologie ermöglicht schnelle Iterationen, individualisierte Geometrien und langlebige Bauteile direkt aus digitalen Daten.

Das selektive Lasersintern bietet eine einzigartige Kombination aus geometrischer Flexibilität, Prozesseffizienz und Materialienvielfalt, die es von der traditionellen Fertigung und anderen additiven Verfahren unterscheidet. Die Möglichkeit, langlebige Endprodukte ohne weitere Werkzeuge herzustellen, macht das Verfahren zur idealen Lösung für die schnelle Produktentwicklung und für kleine bis mittlere Produktionsmengen.

Zu den wichtigsten Vorteilen des SLS-Verfahrens gehören:

• Gestaltungsfreiheit: SLS ermöglicht komplexe Geometrien, interne Kanäle und Hinterschneidungen ohne die Notwendigkeit von Stützstrukturen.
• Kosteneffizienz: SLS reduziert die Werkzeugkosten und verkürzt die Anlaufzeiten, insbesondere bei kundenspezifischen Aufträgen oder Kleinserienproduktionen.
• Materialeffizienz: Ungesintertes Pulver kann oft recycelt werden, wodurch der Abfall minimiert wird.
• Hohe Festigkeit und Detailauflösung: Die Bauteile weisen hervorragende mechanische Eigenschaften  auf und eignen sich für den funktionalen Einsatz.
• Skalierbarkeit: Das Verfahren eignet sich für alles, von Prototypen bis hin zur Serienproduktion mit gleichbleibender Qualität.

Eine der Hauptstärken des selektiven Lasersinterns liegt in seiner breiten Materialkompatibilität. Ingenieure und Designer können aus einer Vielzahl von Polymeren wählen, die auf spezifische Leistungsanforderungen zugeschnitten sind – von steifen, tragenden Strukturen über flexible, stoßdämpfende Teile bis hin zu Komponenten, die extremen Bedingungen standhalten.

Die Wahl des Materials spielt eine zentrale Rolle bei der Bestimmung der mechanischen Eigenschaften, der thermischen Stabilität, der Oberflächenbeschaffenheit, der Recyclingfähigkeit und der Einhaltung von Vorschriften für das fertige Teil.

Im Folgenden stellen wir die Hauptkategorien vor, die in industriellen SLS-Systemen verwendet werden.

Starre Materialien

Starre Thermoplaste bilden die zentrale Materialgruppe beim SLS-Verfahren. Sie werden für funktionale Prototypen, Werkzeuge und Serienteile verwendet. Die bekanntesten Materialien sind Polyamide wie PA12 und PA11, die für ihre Robustheit, Präzision und umfassende Prozessstabilität geschätzt werden.

Diese Materialien bieten:

• Hohe Zug- und Schlagfestigkeit
• Hervorragende Formbeständigkeit
• Beständigkeit gegen Chemikalien und Feuchtigkeit

Glasfaser- oder kohlefaserverstärkte Varianten erhöhen die Steifigkeit weiter und eignen sich daher ideal für Fahrzeuggehäuse, mechanische Halterungen, Luftkanäle und tragende Vorrichtungen. Aufgrund ihrer einfachen Verarbeitung, Recyclingfähigkeit und Maßgenauigkeit sind starre Polymere die am häufigsten verwendete Klasse in SLS-Anwendungen.

Flexible Materialien

Flexible Materialien eröffnen neue Anwendungsbereiche für SLS, insbesondere im Bereich von Wearables oder Dämpfungssystemen . Das am häufigsten verwendete flexible SLS-Material ist thermoplastisches Polyurethan (TPU).

Für TPU entscheiden sich Ingenieure aufgrund folgender Eigenschaften:

• elastische Verformbarkeit und Elastizität
• hohe Abrieb- und Ermüdungsbeständigkeit
• Fähigkeit flexible Gefüge und dünnwandigen Geometrien zu bilden

Moderne TPU-Pulver sind für geringe Schrumpfung und hohe Detailauflösung optimiert. Sie ermöglichen die Herstellung von Komponenten wie Zwischensohlen für Schuhe, Schutzausrüstung, Dichtungen und medizintechnische Stützvorrichtungen. Im Gegensatz zu starren Kunststoffen können diese Teile gebogen, gekrümmt und in ihre ursprüngliche Form zurückgebracht werden, ohne dass ihre Funktion beeinträchtigt wird. Dies macht TPU zur ersten Wahl für personalisierten Komfort und bewegungsorientierte Anwendungen.

Hochleistungskunststoffe

Bei Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, oder in medizinischen Geräten bringen mechanische Belastungen, Hitze und chemische Einflüsse herkömmliche Materialien oft an ihre Grenzen. Deshalb werden hierfür Materialien wie PEEK (Polyetheretherketon), PEI (Polyetherimid) und PPSU (Polyphenylsulfon) verwendet.

Zu den wichtigsten Vorteilen dieser Hochleistungspolymeren gehören:

• Hohe thermische Stabilität (Dauereinsatz bei bis zu 250 °C und mehr)
• Außergewöhnliche Beständigkeit gegen Chemikalien, Verschleiß und mechanische Beanspruchung
• Biokompatibilität und Sterilisierbarkeit für medizinische Anwendungen
• Feuerbeständigkeit und Formbeständigkeit auch unter Belastung

Obwohl diese Materialien eine anspruchsvollere Maschinenausstattung und eine präzise Prozesssteuerung erfordern, ermöglichen sie die Herstellung leichter, hochfester Komponenten, die den strengsten Industriestandards entsprechen.