Handyschale

Handyschale - Quelle: FIT - Fruth Innovative Technologien GmbH

Selektives Lasersintern

Eberhard Kübel

Selektives Lasersintern ist ein generatives Fertigungsverfahren, das Mitte der 1980er Jahre von Dr. Carl Deckard an der Universität von Texas entwickelt und patentiert wurde. Es dient zur Herstellung von Werkzeugen, Funktionsteilen und Prototypen als Einzelteil oder in Kleinserie. Wie bei anderen Sinterverfahren werden auch beim Lasersintern pulverförmige Ausgangsstoffe wie z. B. Polyamid Kunststoffe verwendet. Gegenüber konventionellen Verfahren gießtechnischer oder mechanischer Art (Spritzguss oder SLA) hat selektives Lasersintern den Vorteil, dass sich beliebige dreidimensionale Strukturen produzieren lassen und auf Stützstrukturen vollständig verzichtet werden kann. Der gesamte Vorgang ist computergesteuert und basiert auf CAD-Daten im STL-Format, einem Computermodell des zu konstruierenden Werkstücks. 1

Welche Arten werden beim Lasersintern unterschieden?

Unterschieden werden das Selektive Lasersintern (SLS), das primär für Kunststoffe angewendet wird (Thermoplaste: Polycarbonate, Polyamide, Polyvinylchlorid) sowie das Selektive Laserschmelzen (SLM), das schwerpunktmäßig für Metalle und Keramiken angewendet wird.

Wie funktioniert Selektives Lasersintern?

Carl Fruth, Geschäftsführer der FIT Production GmbH, Parsberg erläuterte dies im Gespräch mit dem INNOVATIONS-FORUM:

Carl Fruth

Carl Fruth mit verschiedenen 3-D Druckergebnissen - Foto: InnoFoek

Produkte, die durch Lasersintern erzeugt werden sind in der Industrie sehr beliebt, weil sie mechanisch gut belastbar sind. Es gibt vier wichtige Aspekte bei einem Material: Optik der Oberfläche, Genauigkeit, Materialeigenschaften und Kosten. Wie so oft im Leben, laufen diese nicht in die gleiche Richtung. Unter all diesen Aspekten macht das Kunststofflasersintern einen guten Schnitt. Deshalb ist es in der Industrie relativ beliebt.

Wenn es mehr ins Detail geht und ich spezifische Anforderungen habe, kommen auch andere Verfahren in Frage. Wenn jemand sagt „ich will meine Teile selbst machen”, dann scheidet Lasersintern aus, weil die Anlagentechnik zu aufwändig wird und zu teuer ist. Was aber nicht heißt, dass die anderen Verfahren günstiger sind in der Teileherstellung.

Wir müssen bei den ganzen Rapid Prototyping-Anwendungen darauf achten, ob es tatsächlich um Prototypenbau geht oder schon um Fertigung. Bei den günstig verkauften 3D-Druckern geht es mehr um Elektronikbastelei als darum Teile auszudrucken. Diese Drucker sind gut, wenn man Zeit hat und als Hobby eine tolle Beschäftigung mit technischer Materie. Aber für Unternehmen, die Geld verdienen müssen mit Fertigung sind diese Geräte vollkommen untauglich.

Funktionsprinzip - Quelle: FIT - Fruth Innovative Technologien GmbH

SLS = Slektives Lasersintern heißt, dass Spuren (im Sinne 2-dimensionaler Linien) von Material gesintert werden, wobei der Begriff Sintern aus der Ursprungszeit des Verfahren kommt. Mittlerweile schmilzt man schon seit vielen Jahren. 

IF: Kunststoffpulver eröffnet ja theoretisch viele Möglichkeiten, Pulver zu mischen. Kann ich damit neue Materialien erzeugen, z. B. einen elektrisch leitenden Kunststoff durch einstreuen von Metallpartikeln?

CF: Das ist viel komplizierter. Die heutige Theorie vom Aufschmelzen der Kunststoffe durch Lasersintern ist eine ganz tricky Geschichte: es geht nämlich nur mit teilkristallinen Werkstoffen. Sie müssen den teilkristallinen Werkstoff im Kunststoffbereich sehr heiß halten, damit der nicht unter die Kristallisationstemperatur fällt. Wenn die Temperatur darunter fällt, und sich die Kristallstruktur aufbaut, schwindet der Werkstoff. [...]

Audi Sportflitzer

Audi Sportflitzer - Quelle: FIT - Fruth Innovative Technologien GmbH

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Chancen und Risiken des 3D-Druck Verfahrens im Lichte des Patentrechts

Rapid Prototyping war das Titelthema der letzten Ausgabe des Innovations-Forums. Die Technologie des 3D-Druck Verfahrens eröffnet Unternehmen revolutionäre Möglichkeiten der automatisierten Produkt- und Prototypenentwicklung.

Rechtsanwalt Martin Boden, LL.M.
Anke Johanna Gießler, Rechtsreferendarin  

Der 3D-Druck ermöglicht es dreidimensionale Objekte aus verschieden Materialien herzustellen. Als Vorlage dienen am PC konstruierte 3D-Modelle (CAD Konstruktionen). 3D-Druckmaschinen bauen die Objekte in horizontalen Schichten auf, wobei sich jede Schicht fest mit der jeweils darunter liegenden verbindet, sodass nach und nach ein stabiles Objekt entsteht.1 Über das Verfahren der Stereolithografie lassen sich Objekte aus Kunststoff herstellen. Das Werkstück entsteht in einem Becken mit flüssigem Kunstharz. Durch Beschuss mit UV-Laserlicht härtet dieses punktuell aus. Objekte aus Metall lassen sich über sog. Lasersinter erstellen. Dabei wird das Rohmaterial in Pulverform mit Laserstrahlen beschossen, sodass die gewünschten Stellen zusammenschmelzen. Beim Fused Deposition Modeling wird geschmolzener Kunststoff aus einer Düse gedrückt, welche schichtweise das Objekt mit einem Strich aus weichem Plastik zeichnet. 

Die Anschaffung eines 3D-Druckers ist dabei nicht nur großen Unternehmen vorbehalten. Im Internet lassen sich Drucker schon für 360 EUR finden. Wie so oft begegnet die Freude über die leichte Reproduzierbarkeit von Produkten aber den Bedenken der Schutzrechtsinhaber. Denn so können auch schnell patentgeschützte Produkte per Druckfreigabe massenhaft in Umlauf kommen. 

In diesem Artikel möchten wir uns der Frage widmen, was Erfinder und Unternehmen im Umgang mit dem 3D-Druck aus patentrechtlicher Sicht beachten müssen und welche Haftungsrisiken bestehen. 

Ein Patent schützt Erfindungen auf allen Gebieten der Technik, die neu sind, auf einer erfinderischen Tätigkeit beruhen und gewerblich anwendbar sind (§ 1 PatG). Es ist das ausschließliche Recht des Schutzrechtsinhabers ein Erzeugnis, das Gegenstand des Patents ist, herzustellen, anzubieten, in Verkehr zu bringen oder zu gebrauchen (§ 9 PatG). Demjenigen, der selbst Patentinhaber ist, steht es folglich offen, auch im Wege des 3D-Druck Verfahrens Objekte zu replizieren, welche Gegenstand seines Patents sind. Gemäß § 139 I PatG hat der Patentinhaber das Recht, Dritten gegenüber, die ohne seine Zustimmung handeln, die genannten Handlungen verbieten zu können.

1     Siehe zu den verschiedenen Druckverfahren: König, Barczok, c’t 15, 2011, Ideen materialisieren. Einsehbar unter: http://www.heise.de/ct/artikel/Ideen-materialisieren-  1269277.html (Stand: 15.08.2013).

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