Wie unterscheiden sich der SLA- und MSLA-3D-Druck voneinander?

Beim 3D-Druck von Kunstharz gibt es verschiedene Herstellungsmethoden. Abhängig von der Lichtquelle oder dem Verfahren, mit dem das Photopolymer verfestigt wird, können wir Technologien wie SLA, DLP oder MSLA vorfinden und nutzen. Darüber hinaus entwickeln viele große Unternehmen der Branche ihre eigenen Systeme für die Nutzung von Kunstharzen, die leichte Modifikationen beinhalten. Diese machen es möglich, als proprietäre Technologien zu patentieren. Dies ist der Fall bei BCN3D mit VLM 3D-Druck, Prodways mit MovingLight oder Carbon mit CLIP. Heute wollen wir uns jedoch auf zwei spezifische Methoden konzentrieren: SLA und MSLA. Insbesondere wollen wir verstehen, woraus sie bestehen, was ihre Gemeinsamkeiten sind und wie sie sich voneinander unterscheiden.

Auf der einen Seite verwendet man bei der Stereolitgrafie (SLA) einen Laser, um das Harz somit Schicht für Schicht im Tank des 3D-Druckers in einen festen Zustand zu bringen. Sobald die Schicht aufgetragen ist, senkt sich die Druckplatte wieder, um Platz für die nächste zu machen. Der Vorgang wird so lange wiederholt, bis das fertige Teil vorliegt. Der so genannte Masked Stereolithography Apparatus (MSLA) hingegen ist eine modifizierte Form des SLA-3D-Drucks. Obwohl sie auf dem gleichen Prinzip der Lichthärtung des Harzes mit einer Lichtquelle beruhen, ist die Methode etwas anders. Anstelle eines Laserstrahls, der die Schichten abtastet, verwenden MSLA-Drucker eine größere ultraviolette Lichtquelle und maskieren diese dann mit einem LCD-Bildschirm.

Die Zusammensetzung eines MSLA-3D-Druckers unterscheidet sich von der einer SLA-Lösung.

Merkmale von SLA- und MSLA-Technologien

Wie wir sehen, besteht der Hauptunterschied zwischen SLA- und MSLA-3D-Druck in der Lichthärtung des Harzes und der Lichtquelle. Daher variieren die Zusammensetzung und die Elemente der 3D-Drucker von einem Gerät zum anderen. Da die Belichtung der Schicht mit UV-Licht unterschiedlich ist, wirkt sich dies auch auf die Druckgeschwindigkeit und die Produktionszeiten aus. Während bei herkömmlichen SLA-3D-Druckern die Anzahl der Schichten und die Menge des vom Laser auszuhärtenden Materials in jeder Schicht ausschlaggebend sind, kommt es bei der MSLA-Technologie ausschließlich auf die Anzahl der zu druckenden Schichten an. Dieser Unterschied in der Arbeitsweise bedeutet, dass MSLA-Lösungen auf jeder Ebene einen Geschwindigkeitsvorteil haben, insbesondere beim gleichzeitigen Drucken mehrerer Objekte.

Auf der anderen Seite ist die horizontale Auflösung bei beiden Verfahren unterschiedlich, auch wenn die Schichthöhe beim MSLA-Verfahren identisch mit der des SLA-Verfahrens ist. Bei SLA-Maschinen basiert die Auflösung auf dem Durchmesser des Laserstrahls, während sie bei MSLA von der Auflösung des LCD-Bildschirms abhängt. Obwohl heute hochauflösende 4K-Displays erhältlich sind, sind die Preise recht hoch, was bei der Auswahl einer Lichtquelle ein Hindernis darstellen kann. Aber auch in dieser Hinsicht hat die SLA-Technologie einen Vorteil. Da der Laserstrahl über einen Spiegel justiert wird, gibt es keine Stufen in den X/Y-Achsen. Die Verwendung eines pixelbasierten Bildschirms wiederum bedeutet, dass MSLA-Lösungen mit Stufen in den X/Y-Achsen konfrontiert sind, wobei die Schwere des Effekts von der Pixeldichte des Bildschirms abhängt.

Vergleich der 3D-Druckgeschwindigkeit mit SLA- und MSLA-Technologien (Bild: Satori)

Es gibt jedoch noch andere Aspekte, in denen beide Herstellungsverfahren Gemeinsamkeiten aufweisen. Wenn wir uns auf das Design der Teile und die Laminierungsschritte in der Schneidemaschine konzentrieren, dann gibt es eine Reihe von Parametern, die für SLA- und MSLA-Technologien berücksichtigt werden müssen. Insbesondere muss auf die Ausrichtung der Teile geachtet werden, da die Druckzeit auch von der Höhe des Teils abhängt. Was die Nachbehandlung betrifft, so müssen beide Methoden die 3 typischen Schritte befolgen: Reinigung, Aushärtung und Oberflächenbehandlung. Während des Reinigungsprozesses werden überschüssiges Harz und Trägermaterial durch Eintauchen in Isopropylalkohol (IPA) von dem Teil entfernt. An dieser Stelle ist Vorsicht geboten, da beide Technologien die Oberfläche, an der die Trägerstruktur befestigt ist, beschädigen können. Die Aushärtung erfolgt dann als Nachpolymerisation des Harzes im 3D-Druckverfahren.

Zusammenfassung

Nach dieser Analyse können wir uns ein Bild davon machen, welche Harz-3D-Drucktechnologie für unsere Teile am besten geeignet ist. Obwohl MSLA-Lösungen noch nicht so weit verbreitet sind wie SLA, haben sie sich als eine fast nahtlose Verbesserung gegenüber der traditionellen Stereolithografie erwiesen. Die Verkürzung der Fertigungszeiten ist ein großer Vorteil gegenüber allen anderen 3D-Druckverfahren. Da die Preise im Laufe der Zeit weiter sinken, werden die Standard-SLA-Drucker wahrscheinlich an Popularität verlieren.

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*Titelbildnachweis: Carbon