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3D-drucken mit Stereolithografie – lesen Sie hier wie’s geht!

Die Stereolithografie gilt als Ursprung aller 3D-Druckverfahren. Ein erster Entwurf wurde 1984 durch Charles Hull patentiert und 1988 kam die erste käufliche Maschine des Unternehmens 3D Systems auf den Markt. Was verbirgt sich hinter dieser Technologie?

Dieser Artikel befasst sich ebenfalls mit Digital Light Processing

Stereolithografie

Dieses Verfahren, bekannt unter dem Namen SLA (stereolithograph apparatus), stellt mit dem Prinzip der Photo-Polymerisation Modelle auf Basis von Acrylat- oder Epoxidharzen und ABS-Filamenten her. Geräte mit der Stereolithografie-Technik arbeiten mit einer hohen Präzision und ermöglichen die Modellierung in den verschiedensten Größen und Formen. Vor dem Druck wird eine digitale 3D-Datei mit Hilfe von CAD-Programmen (wie zum Beispiel SolidWorks, Sculpt oder Maya) erstellt. Dieses Dokument, in der Regel im STL-Format, wird dann an den Druckapparat gesendet, wo es vor dem Druck von einer weiteren Software in viele einzelne feine Ebenen zerlegt wird.

Stereolithografie

SLA-Verfahren // Copyright CustomPartNet 2008

Auf dem obigen Bild erhält man einen Überblick über die Komponenten eines Stereolithografie-Apparates: ein Becken mit flüssigem Photopolymer, eine Bauplattform, die sich auf der Z-Achse bewegt, einen Auftragsarm (Sweeper), variabel auf der X-Achse, einen UV-Laser, Linsen zur optischen Fokussierung und einen Spiegel, der den Laserstahl in X- und Y-Richtung lenkt.

Stereolithografie

Ein SLA-gedrucktes Objekt // Copyright Econolyst

Bei diesem Verfahren wird das Objekt durch Absenkung einer horizontalen Bauplattform in einem flüssigen Photopolymer-Bett aufgebaut. Die Photopolymerisation, also die Verhärtung des flüssigen Materials an der Oberfläche des Bades, geschieht durch einen ultravioletten Laserstahl, der durch Linsen und Spiegel auf den Achsen X und Y bewegt werden kann. Diese feinen optischen Spiegel werden mit Galvanometerantrieb bewegt. Nach Vorlage des digitalen 3D-Modells tastet der Laserstrahl auf jeder Ebene die erforderlichen Stellen ab. Sobald eine Materialschicht verfestigt ist, senkt sich die Bauplattform minimal (im Umfang der Schichtungdicke) ab und eine weitere Ebene kann gelasert werden. Dieser Arbeitsvorgang wiederholt sich so oft, wie Schichten zur Bildung des finalen Objektes notwendig sind, während sich die Plattform mehr und mehr absenkt.

Im Unterschied zu anderen Techniken wie der Schmelzschichtung, dem selektiven Lasersintern, oder dem PolyJet-Verfahren, ist hier eine Nachbereitung des Objektes notwendig, um die Polymerisation abzuschließen und bestmögliche Materialeigenschaften zu erhalten. Die Nachbereitung besteht in der Aushärtung des Bauteils in einem Ofen und anschließender Reinigung mit einer speziellen Lösung.

Ein Video zur Veranschaulichung des Verfahrens (auf englischer Sprache):

Die Technologie wird dank ihrer hohen Druckgeschwindigkeit häufig zur Herstellung von Prototypen in den verschiedensten Branchen und Bereichen verwendet. So lassen sich auch finale und funktionale Bauteile mit einer guten Oberflächengüte und detailreichen Formen herstellen.

In dem folgenden Video können Sie sich ein Bild von der hohen Präzision und der Größe der Objekte machen, die durch die Stereolithografie produziert werden:

Einer der führenden Hersteller von SLA-Druckern ist ist beispielsweise 3D Systems.

DLP – Digital Light Processing

Ebenso wie bei der Stereolithografie wird beim DLP ein Kunstharz ausgehärtet. Der Unterschied liegt darin, dass die Lichtquelle kein Laser ist, sondern ein DLP-Projektor. Schließlich ist die Genauigkeit beim Druck durch DLP von den einzelnen Pixeln des Projektors abhängig, beim SLA-Prozess vom Durchmesser des Laserstrahls. Aufgrund der Verwendung eines Projektors ist DLP günstiger als Stereolithografie. Es gibt auch noch eine weitere Form von DLP, die von Prodways patentiert wurde. Die sogenannte MOVINGLight Technologie funktioniert wie herkömmliches DLP nur mir der Ausnahme, dass der Projektor bewegt wird anstatt fest fixiert zu sein.

Digital Light Processing

Foto via Formlabs

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Über alexander

Nach meinem Abschluss als Bachelor of Science in Wirtschaftswissenchaften in Deutschland suchte ich den Weg ins Ausland, um mich neuen Herausforderungen zu stellen. Als International Business & Economics Masterstudent an der Universität Pavia, Italien, bin ich seit Juli 2016 Teil des 3Dnatives Team. Das Interesse für den 3D-Druck entwickelte ich, als ich erfahren habe, welche unglaublichen Möglichkeiten hinter dieser technologischen Revolution stecken und dass das volle Potential noch lange nicht ausgeschöpft ist. Diese Entwicklung zu verfolgen und aktiv mitzugestalten ist sehr aufregend. Neben meinen Interessen für Technik und Wirtschaft bin ich großer Film- und Sportfan.