STEREOLITHOGRAPHIE (SLA)

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  • Sehr gute Maßhaltigkeit
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3D-Druck Stereolitho­graphie (SLA)

Das Stereolithographie Verfahren


Die Stereolithographie ist das älteste 3D-Druck Verfahren. 1995 wurde das Unternehmen PROTOTEC mit der ersten EOS STEREOS DEKSTOP gegründet. Als eines der ersten und ältesten 3D-Druck Dienstleister setzten die damaligen Gründer bereits Früh auf diese Technologie.

Die Stereolithographie (abgekürzt STL oder SLA) gehört mit zu den am häufigsten eingesetzten Rapid-Prototyping- / Rapid-Manufacturing-Techniken. Die Stereolithographie eignet sich hervorragend für die Herstellung von Prototypen und Anschauungsmodellen zur Konstruktionsüberprüfung, Funktionskontrolle sowie für optisch anspruchsvolle Exponate.

Der Vorteil der Stereolithographie gegenüber artverwandten Verfahren besteht vor allem darin, dass sich durch diese SLA Technik Modelle fertigen lassen, die ausgesprochen detailliert ausfallen und eine glatte Oberflächenstruktur aufweisen. Über dieses Verfahren erhalten Sie so über dieses Verfahren des 3D-Drucks einen 3D-Druck Prototyp, der Prototyp, der durch seine besondere Oberflächenqualität auch als Urmodell für Folgeprozesse wie Vakuumguss, Sandguss und Feinguss eingesetzt werden kann.


Die Stereolithographie: Wie SLA Modelle erstellt werden

In der Stereolithographie, neuerdings ebenfalls als »3D-Printing« bezeichnet, kommen Photopolymere zum Einsatz. Dies sind UV-empfindliche flüssige Kunststoffe auf Epoxidharz oder Acrylat-Basis. Diese Photopolymere werden im fortlaufenden Prozess durch einen UV-Laser (Festkörperlaser oder CO2 Laser) belichtet bzw. angeregt, woraufhin sie aushärten. Durch den Photopolymerisationsprozess ändert sich der Aggregatzustand des Epoxidharzes von flüssig zu fest.

Als Vorlage für die Stereolithographie dient ein dreidimensionales Computermodell des Werkstücks, das digital in Schichtdaten umgewandelt wird (Slicing). Diese Daten werden vom Laser im 3D-Drucker als eine Art Schablone benutzt, wobei jede einzelne Ebene der Schichtdaten einer Schicht des Werkstücks entspricht. Die einzelnen Schichten besitzen jeweils eine Stärke von nur einigen Hundertstel- bis zu wenigen Zehntelmillimetern.

Weitere UV-Licht härtende 3D-Druck Verfahren sind die MSLA und die DLS Technologie. Hierbei wird jedoch „über Kopf“ gedruckt. Das Konzept des SLA 3D-Drucks ist hier sozudsagen umgedreht.

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Der Fertigungsprozess der SLA Modelle im 3D-Drucker

Im eigentlichen Fertigungsprozess der Stereolithographie wird das Photopolymer im 3D-Drucker gezielt durch den Laserstrahl belichtet, der über dem Kunststoffbad mit Hilfe von Spiegeln hin und her bewegt wird. Es werden dabei nur die Stellen abgefahren, dem UV-Licht ausgesetzt, die später das Werkstück bilden sollen. Ist die Kontur einer Schicht komplett abgearbeitet, wird die Bauplattform mit dem im Bau befindlichen Werkstück im Kunststoffbad abgesenkt. Bevor der Laser wieder zum Einsatz kommt, verteilt ein Wischer (Recoating-Prozess) die neue Lage des flüssigen Kunststoffs gleichmäßig über der bereits fertiggestellten Ebene, sodass die nächste Schicht belichtet werden kann.

Der Vorgang wiederholt sich so lange, bis alle Schichtdaten verarbeitet sind und die der Bauprozess der Stereolithographie somit abgeschlossen ist. Anschließend wird das die Bauplattform aus dem Harz-Bad nach ganz oben gefahren, wo das Werkstück dann sorgfältig von der Plattform entfernt, entfernt werden kann. Das Bauteil wird von den Stützgeometrien befreit, mit Lösungsmitteln gereinigt und wenn notwendig, in einem UV-Schrank vollständig ausgehärtet (Nachpolymerisation). In einem finalen Schritt erhalten die SLA Modelle den letzten Feinschliff: Hier werden die gewünschten Nachbearbeitungen durchgeführt, etwa individuelle Lackierungen.


Vorteile der Stereolithographie

  • Keine Vorarbeit: Der 3D-Drucker benötigt keine speziellen Formen oder Werkzeuge, die extra angefertigt werden müssen.
  • STL-Dateien einfach generieren: Bereits am Computer generierte 3D-CAD-Daten können einfach übernommen und in die für das Stereolithographie-Verfahren notwendigen STL-Dateien übersetzt werden.
  • Hohe Präzision: SLA Modelle mit äußerst geringen Wandstärken lassen sich über den 3D-Drucker realisieren (z.T. bis 0,20 mm).
  • Materialvielfalt: Für die Fertigung können widerstandsfähige Materialien mit den unterschiedlichsten Eigenschaften verwendet werden.
  • Qualität des Prozesses: Im 3D-Drucker entstehen SLA Modelle mit besonders feiner Oberflächenstruktur.

SLA Modelle: Unterschiede der Stereolithographie zu anderen Fertigungsverfahren

Wo etwa selektives Lasersintern gänzlich ohne Stützstrukturen auskommt, sind diese bei der Stereolithographie erforderlich. Durch diese werden die jeweils untersten Schichten des zu fertigenden Bauteils mit der Bauplattform verbunden. Der Mehraufwand durch das nachträgliche Entfernen dieser Stützstrukturen relativiert sich jedoch dadurch, dass selbst ohne weitere Nachbearbeitung der SLA Modelle bereits eine Oberflächenqualität erreicht wird, die etwa beim 3D-Druck im FDM Verfahren nur durch einen hohen Nacharbeitsaufwand realisiert werden kann.

Das 3D-Druck Verfahren CARBON – DLS ist auch ein UV-Photopolymer Verfahren mit guten Oberflächen. Jedoch werden hier anstatt 1K SLA-Resine 2K-Resine verwendet, welche eine deutlich bessere UV-Beständigkeit und mechanische Werte aufweisen. Die Technologie, wenn es um 3D gedruckte Serienteile geht.

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