Einführung

Selektives Lasersintern (SLS) ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem Kunststoffpulver mithilfe von Lasern schichtweise zu festen dreidimensionalen Objekten gesintert wird. Die Vorteile von SLS liegen in der Herstellung komplexer Geometrien und robuster Teile, ohne dass Stützstrukturen erforderlich sind, und in der relativ kurzen Bearbeitungszeit. Dadurch eignet es sich ideal für die Prototypenentwicklung, aber zunehmend auch für Endverbrauchsteile.

Der Markt für SLS-3D-Druckkunststoffe hatte im Jahr 2022 ein Volumen von 157,28 Millionen US-Dollar und dürfte bis 2030 auf 641,79 Millionen US-Dollar anwachsen. Für den Zeitraum 2022–2030 wird eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 19,2 % erwartet.

Wachstumsstrategien

Materialinnovation

Herstellung neuartiger Polymerpulver mit verbesserten mechanischen, thermischen, chemischen und Haltbarkeitseigenschaften (z. B. Polyamid (Nylon) wie PA 11, PA 12; PEEK; Flexpolymere wie TPU).

Verbesserung von Eigenschaften wie Hitzebeständigkeit, Schlagzähigkeit, chemische Stabilität, Flammhemmung usw.

Schwerpunkt auf Biokompatibilität und medizinischem Material für medizinische und Gesundheitsanwendungen.

Nachhaltigkeit und Recycling

Nutzung von recycelten Kunststoffen oder Pulverwiederverwendungssystemen (geschlossener Kreislauf), um Kosten und Umweltbelastung zu minimieren.

Reduzierung des CO2-Fußabdrucks oder Entwicklung biobasierter Kunststoffe.

Kostensenkung

Prozessoptimierung für eine kostengünstigere Pulverproduktion, Minimierung von Abfall durch Recyclingpulver und Steigerung der Erträge.

Wirtschaftliche Produktionssteigerung und günstigere Beschaffung von Kunststoffrohstoffen.

Entwicklung von Materialien, die ein Sintern mit höherer Geschwindigkeit oder geringerem Energieverbrauch ermöglichen.

Aufstrebende Märkte und Branchen im Fokus

Steigende Nachfrage im asiatisch-pazifischen Raum (Indien, China) aufgrund der wachsenden Fertigungs- und Automobilindustrie.

Neue Anwendungen in der Elektronik, tragbare Technologie, personalisierte Gesundheitsgeräte.

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Zukünftige Trends

Wachstum bei Hochleistungspolymeren: PEEK, PEKK und andere hochtemperatur-, chemikalien- und spannungsbeständige technische Polymere. Diese öffnen die Türen zu raueren Umgebungen.

Flexible Materialien und Elastomere (TPU usw.): Steigende Nachfrage nach flexiblen Teilen (Dichtungen, Dichtungen, Polsterungen), insbesondere im Gesundheitswesen, in der Schuh- und Automobilindustrie. TPU ist einer der am schnellsten wachsenden Typen.

Funktions- und Verbundwerkstoffe : Füllstoffe, Kohlenstofffasern, Metallpartikel, Glas usw. als Zusatzstoffe zur Verbesserung der Festigkeit, Leitfähigkeit, Flammhemmung oder Gewichtsreduzierung.

Umweltfreundlich und recycelter Inhalt: Recycelte Pulver und biobasierte Harze verursachen bei der Produktion geringere CO₂-Emissionen. Auch Pulverwiederverwendungssysteme.

Druck durch Vorschriften und Normen: Sicherheitsvorschriften (Entflammbarkeit, Toxizität), Biokompatibilität und Umweltauflagen werden zunehmend bestimmen, welche Materialien verwendet werden.

Schlüsselsegmente

Nach Typ

Polyamid

Thermoplastisches Polyurethan

Von Polyetheretherketon

SPÄHEN

Nach Endverbrauchsbranche

Gesundheitspflege

Luft- und Raumfahrt & Verteidigung

Automobilindustrie

Elektronik

Gelegenheiten

Leichtbau für Automobile und Elektrofahrzeuge

Gewichtsreduzierung ist für die Kraftstoffeffizienz oder die Batterielebensdauer von Elektrofahrzeugen von entscheidender Bedeutung. SLS-Kunststoffe ermöglichen kompliziert geformte Teile mit einem hohen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Hohe Nachfrage.

Gesundheitswesen / Medizinprodukte

Maßgefertigte Prothesen, Implantate, chirurgische Instrumente, patientenspezifische Geräte. Biokompatible, sterilisierbare Kunststoffe sind erforderlich. Ein Markt für solche normkonformen Materialien ist vorhanden.

Elektronik und Wearables

Komplexe Gehäuse, kleine Komponenten, flexible Teile, EMI-/Wärmeprobleme. In diesem Fall kommen TPU und Verbundkunststoffe zum Einsatz.

Nachhaltigkeitsgetriebene Nachfrage

Da Regulierungsbehörden und Verbraucher eine nachhaltigere Produktion, recycelte Kunststoffe, energiesparendes Sintern und eine Kreislaufwirtschaft beim Pulverrecycling fordern, wird dies eine große Rolle spielen.

Herausforderungen / Einschränkungen

Hohe Kosten für leistungsstarke, fortschrittliche Kunststoffpulver.

Qualität, Konsistenz, Aufrechterhaltung der Zertifizierung in regulierten Branchen.

Energie- und Infrastrukturbedarf (Temperaturregelung, Pulverhandhabung, Sicherheit).

Nachbearbeitung für die Fertigstellung, die Kosten/Zeit verursacht.

Konkurrenz durch andere additive Technologien (Multi Jet Fusion, SLA usw.) und konventionelle Fertigung um die Skalierung.

Wichtige Akteure und aktuelle Updates

3D Systems Corp

3D Systems hat kürzlich seinen SLS-Workflow der neuen Generation vorgestellt. Dieser besteht aus dem neuen SLS 380-Drucker, DuraForm®-Materialien und PostPro®-Systemen von AMT. Ziel ist ein erhöhter Durchsatz, eine verbesserte Wiederholgenauigkeit und eine höhere Ausbeute für die Serienproduktion von Endverbrauchsteilen.

Neben der SLS-Hardware hat das Unternehmen auch sein Materialportfolio erweitert. Auf der Formnext 2024 wurden neue SLS-Materialien wie DuraForm PA12 Black, DuraForm TPU 90A, DuraForm PA CF (kohlefaserverstärkt), DuraForm FR 106 (flammhemmend), PA 11 Natural und PA 11 Black vorgestellt. Diese neuen Materialqualitäten sollen die Flexibilität und Leistung erhöhen und eine größere Endanwendungsvielfalt bieten.

Sie verbessern außerdem die Steuerung und Überwachung: So verfügt der SLS 380 beispielsweise über eine erweiterte Steuerung der thermischen Gleichmäßigkeit (acht einzeln kalibrierte Heizgeräte und eine hochauflösende IR-Kamera, die Hunderttausende von thermischen Datenpunkten pro Sekunde aufzeichnet), um die Konsistenz von Bau zu Bau zu verbessern.

BASF SE (inkl. Forward AM / Ultrasint etc.)

BASF hat in Zusammenarbeit mit seinem Servicebüro Sculpteo unter dem Namen Ultrasint PA11 eine neue Nylon PA11-Serie auf biologischer Basis eingeführt, darunter Versionen wie Ultrasint PA11 ESD, Ultrasint PA11 CF und PA11 MJF. Diese PA11-Materialien werden aus erneuerbarem Rizinusöl gewonnen und eignen sich für SLS-Anwendungen mit hoher Haltbarkeit, chemischer Beständigkeit usw.

BASFs Forward AM (aus dem BASF-eigenen Geschäftsbereich Additive Manufacturing ausgegliedert) legt den Schwerpunkt auf Innovation, Materialerweiterung sowie verbesserte Nachhaltigkeit und Liefergeschwindigkeit. Die Ausgliederung in Forward AM Technologies soll die Reaktionsfähigkeit und Agilität verbessern.

BASF hat sein SLS-Materialportfolio auch durch Akquisitionen erweitert: insbesondere durch die Übernahme von Setup Performance (Frankreich) und Advanc3D Materials (Deutschland), um die Pulverbettfusions-/SLS-Kompetenz im Materialgeschäft zu stärken.

Evonik Industries AG

Evonik hat intensiv in die Erweiterung seiner Kapazitäten investiert: Das Unternehmen hat in Marl (Deutschland) eine neue Anlage zur Herstellung von PA12-Pulvern (Marke VESTOSINT) für SLS in Betrieb genommen und steigert damit die jährliche PA12-Produktion um etwa 50 %.

Sie brachten neue Materialien auf den Markt: z. B. INFINAM® TPA 4006 P, ein für SLS optimiertes Elastomerpulver PA12 mit gummiartigem Verhalten (Stoßelastizität, Rückprallverhalten usw.), das auch auf Open Source oder flexiblere SLS-Installationen abzielt.

Darüber hinaus kauften sie Structured Polymers Inc., ein amerikanisches Start-up-Unternehmen, das das „TrueBlack“-Pulver mit Eigenfarbe erfand, d. h. Teile müssen nach dem Drucken nicht mehr lackiert oder eingefärbt werden. Damit ergänzt Evonik sein Angebot an Hochleistungspolymeren.

Abschluss

Die wichtigsten Triebkräfte sind Materialinnovationen (insbesondere für Hochleistungs-, flexible und Verbundwerkstoffe), die veränderte Nutzung vom Prototyping hin zu Produktionsteilen, steigende Nachhaltigkeitsanforderungen und die zunehmende Akzeptanz in Schwellenmärkten.

Für Unternehmen im Ökosystem – Kunststoffproduzenten, Hersteller von SLS-Maschinen und Endverbraucher – muss der Ansatz Investitionen in Forschung und Entwicklung, strategische Partnerschaften, Nachhaltigkeit und Zertifizierung sowie eine umsichtige Skalierung beinhalten, um der steigenden Nachfrage gerecht zu werden und die Kosten im Griff zu behalten.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Welche Kunststoffe werden heute im SLS-Druck am häufigsten verwendet?

Die gängigsten Werkstoffe sind Polyamide (Nylon), insbesondere PA12 und PA11, aufgrund ihrer ausgewogenen mechanischen Eigenschaften, thermischen Stabilität und Flexibilität. TPU (thermoplastisches Polyurethan) gewinnt für flexible Komponenten stark an Bedeutung. Für spezielle Hochtemperatur- oder hochfeste Teile werden Hochleistungskunststoffe wie PEEK verwendet.

Warum ist ein Kunststoff „gut“ für SLS?

Wichtige Eigenschaften sind: Pulverfließfähigkeit, Partikelgröße/-verteilung, thermische Eigenschaften (Schmelzpunkt, Kristallinität), mechanische Festigkeit, Hitze-, Chemikalien- und Verschleißfestigkeit, Recyclingfähigkeit oder Wiederverwendbarkeit, Produktionskonsistenz, Kosten, behördliche Zulassung bei der Anwendung in sensiblen Endanwendungen.

Welcher Bereich expandiert am stärksten?

Der asiatisch-pazifische Raum wird aufgrund der wachsenden Automobil-, Elektronik- und Fertigungsindustrie, höherer Investitionen in die additive Fertigung sowie niedrigerer Arbeits- und Produktionskosten das höchste Wachstum aufweisen.

Welche Nachhaltigkeitsaspekte gibt es in diesem Markt?

Einsatz von recycelten SLS-Pulvern; geschlossene Kreislaufsysteme; Materialien mit reduziertem CO₂-Fußabdruck; biologisch gewonnene Kunststoffformen; Abfallreduzierung bei der Nachbearbeitung; regulatorischer Einfluss zugunsten umweltfreundlicherer Materialoptionen.

Ist SLS-Kunststoff im Vergleich zu herkömmlichen Produktionsverfahren (z. B. Spritzguss) wettbewerbsfähig?

Bei kleinen Stückzahlen, komplexen Geometrien oder Sonderanfertigungen sind SLS-Kunststoffe äußerst wettbewerbsfähig: geringere Werkzeugkosten, schnelle Iteration und Designfreiheit. Bei der Massenproduktion großer Stückzahlen ist Spritzguss häufig pro Stück günstiger. Mit der Weiterentwicklung von SLS-Materialien, -Geräten und -Prozessen (Kosten, Geschwindigkeit, Verarbeitung) schrumpft der Vorteil bei mittleren Stückzahlen jedoch.