{"id":151,"date":"2016-07-15T08:15:24","date_gmt":"2016-07-15T06:15:24","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=151"},"modified":"2022-01-11T11:49:40","modified_gmt":"2022-01-11T10:49:40","slug":"stereolithografie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/stereolithografie\/","title":{"rendered":"SLA (Stereolithografie): Wir erkl\u00e4ren Ihnen das 3D-Druckverfahren"},"content":{"rendered":"

Die Stereolithografie gilt als Ursprung aller\u00a03D-Druckverfahren. Ein erster\u00a0Entwurf wurde 1984 durch Charles Hull patentiert und 1988 kam die\u00a0erste k\u00e4ufliche\u00a0Maschine des Unternehmens 3D Systems auf den Markt. Was verbirgt sich hinter dieser Technologie? Dieser Artikel erkl\u00e4rt Ihnen alles rund um die Stereolithografie und besch\u00e4ftigt sich ebenfalls mit Digital Light Processing.<\/em><\/p>\n

Das Stereolithografie-Verfahren, besser bekannt als SLA (stereolithograph apparatus), verwendet das Prinzip der Photopolymerisation, um 3D-Modelle aus einem UV-empfindlichen Harz herzustellen. Bei diesem Verfahren verfestigt sich beim Auftreffen eines Lasers auf das Harz dieses an der besagten Stelle, sodass Schicht f\u00fcr Schicht das Objekt aufgebaut wird. Die Stereolithografie schafft damit eine der hochwertigsten Oberfl\u00e4chen, die existierende Drucktechnologien derzeit bieten.<\/p>\n

Aus historischer Sicht wird die Stereolithographie als der Ursprung des 3D-Drucks angesehen. Bereits im Jahre 1984 meldete der Amerikaner Chuck Hull diese Technologie zum Patent an, der 1988 schlie\u00dflich mit seinem Unternehmen 3D Systems den ersten 3D-Drucker vermarktete. Allerdings ist zu erw\u00e4hnen, dass bereits einige Tage zuvor ein Trio franz\u00f6sischer Forscher, bestehend aus Jean-Claude Andr\u00e9, Olivier de Witte und Alain le M\u00e9haut\u00e9, im Namen der Alcatel-Gruppe ein \u00e4hnliches Patent einreichte. Dieses wurde allerdings wegen fehlender Marktchancen wieder aufgegeben.<\/p>

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Die 3D-Drucker, die Stereolithografie verwenden, zeichnen sich einerseits durch ihr fl\u00fcssiges Druckmaterial sowie durch ihre UV-Schutzh\u00fclle aus, die zumeist in Orange, Gr\u00fcn, Rot oder Gelb gehalten ist. Diese Drucker bieten im Vergleich zu anderen Drucktechnologien ein relativ kleines Produktionsvolumen, auch wenn einige Drucker, wie zum Beispiel der Mammoth von Materialise, Teile mit einer L\u00e4nge von mehr als zwei Metern L\u00e4nge produzieren k\u00f6nnen.<\/p>\n

\"Stereolithografie\"

Der Form 2 von Formlabs ist ein 3D-Drucker, der die Stereolithografie anwendet.<\/p><\/div>\n

Wie funktioniert die Stereolithografie?<\/h3>\n

Wie bei jeder anderen 3D-Drucktechnologie ist zun\u00e4chst eine digitale 3D-Datei notwendig. Diese kann mithilfe einer CAD-Software (zum Beispiel SolidWorks, Sculpt oder Maya) erzeugt werden. Diese Datei, oft im STL-Format, wird an den 3D-Drucker gesendet, in dem eine zweite Software (sogenannte Slicer) das Objekt in d\u00fcnne Druckschichten zerlegt. Diese Anweisungen werden dann vom 3D-Drucker verarbeitet und das Drucken kann beginnen.<\/p>\n

Zu den verschiedenen Komponenten einer Stereolithographie-Maschine geh\u00f6ren die Folgenden: Ein Becken mit fl\u00fcssigem Photopolymer, eine Bauplattform, die sich auf der Z-Achse bewegt, ein Auftragsarm (Sweeper), der sich auf der auf der X-Achse bewegt, ein UV-Laser, Linsen zur optischen Fokussierung und ein galvanometrischer Spiegel, der den Laserstahl in X- und Y-Richtung lenkt.<\/p>\n

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 lange, bis alle notwendigen Schichten zur Bildung des finalen Objektes abgedeckt sind.<\/p>\n

Bei einigen 3D-Druckern mit dieser Technologie (wie z. B. bei Formlabs) erfolgt die Produktion umgekehrt. Die Plattform wird nach jeder verfestigten Schicht in die Harzschale eingetaucht, w\u00e4hrend der Laser von unten nach oben wirkt.<\/p>\n

\"Stereolithografie\"

Die Technologie SLA verwendet fl\u00fcssiges Harz als Druckmaterial.<\/p><\/div>\n

Sobald der Druckvorgang abgeschlossen ist, muss das gedruckte Objekt unter Verwendung eines L\u00f6sungsmittels (\u00fcblicherweise Isopropylalkohol, auch Isopropanol genannt) gereinigt werden, um den \u00dcberschuss an nichtverfestigtem Harz zu entfernen. Im Gegensatz zu anderen Techniken wie Selektives Lasersintern (SLS), der Schmelzschichtung (FDM) und Polyjet 3D-Drucken ist zudem normalerweise eine UV-Nachbehandlung erforderlich, um den Photopolymerisations-Prozess abzuschlie\u00dfen und die Festigkeit des Materials zu maximieren.<\/p>\n

Wie bei der Schmelzschichtung (FDM) verwendet auch SLA St\u00fctzstrukturen beim Drucken komplexer Formen. Diese Art Ger\u00fcst erlaubt es, fragile Teile beim Drucken zu st\u00fctzen. Diese Strukturen werden bei der Nachbearbeitung des Objektes wieder entfernt.<\/p>\n

Die Stereolithografie-Technologie bietet als Ergebnis eine leicht glasige Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit, welche jedoch dem FDM- oder SLS-Verfahren (bei gleicher Schichtdicke) in der Regel \u00fcberlegen ist. Normalerweise sind die verschiedenen Druckschichten kaum sichtbar. Allerdings sind nur wenige Farben f\u00fcr SLA verf\u00fcgbar.<\/p>\n

SLA als Grundlage weiterer 3D-Drucktechnologien<\/h3>\n

Nach dem Auslaufen der ersten Patente im Zusammenhang mit der Stereolithographie, haben viele Akteure daran gearbeitet, diese Technologie zu verbessern. Das Digital Light Processing (DLP-Methode), bei der ein Videoprojektor anstelle des Lasers verwendet wird, um einen gr\u00f6\u00dferen Bereich mit erh\u00f6hter Druckgeschwindigkeit abzudecken, ist ein Beispiel hierf\u00fcr. Ein anderes Beispiel ist das franz\u00f6sische Unternehmen Prodways, das eine Technik namens MovingLight entwickelt hat. Diese bewegt einen Videoprojektor, sodass eine gr\u00f6\u00dfere Fl\u00e4che belichtet\u00a0 und die Produktion der Objekte beschleunigt wird. Das britische Unternehmen Photocentric verwendet einen LCD-Bildschirm als UV-Lichtquelle.<\/p>\n

Der Hersteller Carbon3D stellte vor Kurzem sein CLIP-Verfahren (Continuous Liquid Interface Production) vor, das die Sauerstoffmenge w\u00e4hrend der Photopolymerisationsreaktion kontrolliert, wodurch die Druckgeschwindigkeit\u00a0 25 bis 100 mal schneller ist. Eine weitere interessante Innovation: Das Start-up ONO erhielt 2,3 Millionen US-Dollar f\u00fcr ein System, bei dem das Harz mithilfe des Lichts eines Smartphones gefestigt wird.<\/p>\n

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\"Stereolithografie\"

Diese Objekte wurden mithilfe von SLA gefertigt. Man beachte hierbei insbesondere die glasige Struktur.<\/p><\/div>\n

Zu den f\u00fchrenden Herstellern von 3D-SLA-Druckern geh\u00f6rt nat\u00fcrlich 3D-Systems, das seit Anfang an dabei ist. Aber auch neuere Player wie DWSlab, B9Creator oder Formlabs geh\u00f6ren mittlerweile zu den gro\u00dfen Herstellern. Das in Boston ans\u00e4ssige Start-up Formlabs startete 2011 eine Crowdfunding-Kampagne auf Kickstarter, wobei eine Summe von 3 Millionen US-Dollar erzielt werden konnte. Dadurch entstand der Form 1, der erste 3D-SLA-Desktopdrucker mit einem Preis unter 5.000 US-Dollar. Der Preis f\u00fcr 3D-Drucker mit Stereolithographie reicht von 1.000 \u20ac f\u00fcr Low-Cost-Versionen bis hin zu mehreren 10.000 \u20ac f\u00fcr professionelle Maschinen mit gro\u00dfem Produktionsvolumen. Eine \u00dcbersicht \u00fcber 3D-Drucker, die Harz verwenden, finden Sie hier<\/a>.<\/p>\n

Anwendungen von Stereolithografie<\/h3>\n

Aufgrund seiner Geschwindigkeit wird SLA h\u00e4ufig in vielen Bereichen der Industrie zum Prototyping eingesetzt. Je nach Qualit\u00e4t des Druckers ist es jedoch auch m\u00f6glich, Teile zu fertigen, die sofort funktionsf\u00e4hig sind. SLA wird zudem auch f\u00fcr die Herstellung von Spritzgussformen oder in der Gie\u00dferei eingesetzt, insbesondere in der Schmuck- und Zahnmedizin.<\/p>\n

Das Wachsausschmelzverfahren ist ein Beispiel f\u00fcr ein indirektes Herstellungsverfahren unter Verwendung der Stereolithographie. Diese sehr alte Technik beruht nun auf dem 3D-Druck, indem eine originalgetreue Nachbildung des endg\u00fcltigen Modells\u00a0 in einem kalzinierf\u00e4higen Wachs erstellt wird. Sobald die gedruckte Form fertig ist, wird sie in ein feuerfestes Material gewickelt, wodurch die Form entsteht. Ein geschmolzenes Metall wird dann in die Form gegossen und ersetzt das Wachs. Sobald die Form entfernt ist, ist das Metallteil verf\u00fcgbar.<\/p>\n

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