Anwendungen & Wirtschaftlichkeit W3D-APP-26 ISO/ASTM 52900 Validiert

Supportless Printing: Bis zu 25° Überhänge ohne Stützen drucken

Stützenfreier Metall-3D-Druck (Support-Free AM): Schmelzbadüberwachung, verringerte Streckenenergie an Überhängen, Velo3D-Technologie, Hohlräume und Düsen ohne Nacharbeit.

Stand: 2026-03-24 Lesezeit: 10 min Fachredaktion Additive Fertigung
Executive Summary & Technische Kernaussagen Normativer Status: Valide

Das Drucken flacher Überhänge ohne Stützstrukturen (Support-Free oder Zero-Support Metal AM) ist die Königsdisziplin der additiven Fertigung. Während klassische LPBF-Maschinen bei Winkeln unter 45° zwingend Stützen vorschreiben, ermöglichen moderne Technologiearchitekturen (wie Velo3D Intelligent Fusion oder fortschrittliche Schmelzbadsteuerungen) das prozesssichere Drucken von extremen Überhängen bis hinab zu 25° oder sogar vollständig horizontalen Innenflächen (bis 10 mm Spannweite). Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten für geschlossene Laufräder, Raketendüsen und hydraulische Strömungsverteiler, aus denen Stützen mechanisch unmöglich entfernt werden könnten.

  • Ermöglicht geschlossene Hohlräume und strömungsoptimierte Turbinenlaufräder ohne interne Stützen.
  • Winkelreduktion: Senkt das kritische Überhanglimit von 45° auf 20 bis 25° relative Neigung.
  • Berührungslose Beschichtersysteme verhindern Kollisionen mit thermisch leicht aufgewölbten Überhängen.
  • Dynamische Leistungsrampen: Exakte Drosselung der Laser-Volumenenergie an der Pulvergrenze.
Min. Überhangwinkel
20° bis 25° ohne Stützen
Horizontale Decken
bis zu 8 - 12 mm ungestützt
Nacharbeitsersparnis
bis zu 100 % (kein Supportausbohren)
Rauheit Überhang
Ra 8 - 15 µm (unterseite)

Technische Kennwerte & Verfahrensvergleich

ISO/ASTM 52900
Kriterium Support-Free LPBF (Velo3D / Advanced) Standard Industrie-LPBF Metal Binder Jetting
Grenzüberhangwinkel 20° - 25° (extrem flach) 45° (starr) 0° (stützenfrei durch Pulver)
Ungestützte Horizontalbohrung Bis 12 - 25 mm Durchmesser Max. 5 - 8 mm Durchmesser Große Bohrungen problemlos
Beschichterkonzept Berührungsloser Klingenbeschichter Harte Kontaktklinge (HSS/Keramik) Rotierende Walze
Leistungssteuerung an Kanten Synchron gepulst / stufenlos skaliert Statische Konturparameter Nicht anwendbar
Designfreiheit für Schaufelräder Vollständig geschlossene Impeller Nur offene Laufräder fertigbar Eingeschränkt durch Sinterschwindung
01

Physikalische Ursachen des Überhangversagens beim Standard-LPBF

Trifft der Laserstrahl auf ein ungestütztes Pulverbett, kann die Wärme nicht abfließen (thermisches Ersticken / Thermal Choking). Die Schmelze überhitzt massiv, ihre Dichte nimmt zu, und die Schwerkraft zieht die schwere Schmelze in die Hohlräume des lockeren Pulverbetts nach unten. Es bilden sich sogenannte "Dross"-Aufwölbungen an der Unterseite. Gleichzeitig wölben Eigenspannungen die Kante nach oben: Die harte Beschichterklinge kollidiert beim nächsten Hub.

02

Sensorische Closed-Loop-Steuerung und berührungslose Beschichter

Support-Free-Anlagen nutzen zwei entscheidende Innovationen: 1. Berührungslose Beschichterklingen, die einen mikroskopischen Spalt über dem Pulverbett wahren und niemals mechanisch mit aufsteigenden Kanten kollidieren können; 2. Prädiktive Slicing-Algorithmen, die die Laserleistung am Übergang zum Pulver in Mikrosekunden-Schritten um bis zu 60 % drosseln. Das Schmelzbad bleibt klein und erstarrt im Wärmeleitungsmodus, bevor es absacken kann.

03

Revolutionierung geschlossener Turbomaschinen

In der Luftfahrt müssen Turbinen- und Kompressorenräder oft geschlossen ausgeführt sein (mit Deckscheibe), um Strömungsleckagen an den Schaufelspitzen zu unterbinden. Bislang war dies im LPBF unmöglich, da die Stützstrukturen zwischen den gekrümmten Schaufeln nicht herausgefräst werden konnten. Supportless Printing fertigt diese Geometrien vollkommen rückstandsfrei in Inconel 718 oder Titan.

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Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Ist die Unterseite stützenfrei gedruckter Überhänge rau?
Die Unterseite (Downskin) weist eine leicht höhere Rauheit auf (Ra ca. 12 bis 18 µm) als gestützte Flächen. Durch nachgelagertes chemisches Polieren oder Strömungsschleifen wird sie jedoch spiegelglatt.
Welche Metalle unterstützen Support-Free Printing am besten?
Inconel 718, Inconel 625 und Titan Ti-6Al-4V eignen sich hervorragend. Kupfer und Aluminium sind wegen ihrer extremen Wärmeleitung anspruchsvoller, aber mit modifizierten Parametern machbar.
Spart stützenfreies Drucken tatsächlich Geld?
Enorm! Nicht nur das Pulver für die Stützen wird eingespart; der größte Gewinn liegt im Wegfall von 5-Achs-Fräsoperationen und manuellen Schleifarbeiten zur Supportentfernung.

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