Lektion 8.2UrformenKapitel 8 · Additive Fertigung

Stereolithografie (SLA/DLP)

Härtet flüssiges Harz Schicht für Schicht mit einem Laser oder Projektor aus (Photopolymerisation im Bad)

Die Stereolithografie (SLA) macht aus flüssigem Harz ein festes Teil, indem sie es Schicht für Schicht mit UV-Licht aushärtet. Ihr Verwandter DLP (Digital Light Processing) tut dasselbe mit einem Projektor. Dentallabore nutzen beide täglich, um Modelle für Aligner und Kronen zu drucken, weil sie von den gängigen 3D-Druckverfahren die feinsten Details liefern.

Foto: The wub, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Resin-Drucker mit nach oben ziehender Bauplattform im Querschnitt, mit Wasch- und NachhärteschrittenDie eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten; die Schritte 2 bis 4 wiederholen sich für jede Schicht.

So funktioniert es

Das Modell in Schichten schneiden. Eine Software zerlegt das 3D-Modell in dünne Schichten und ergänzt Stützen (dünne abbrechbare Streben), die das Teil an der Plattform halten.
Die Plattform eintauchen. Die Bauplattform senkt sich in einen Tank mit Photopolymerharz (einem flüssigen Kunststoff, der unter UV-Licht aushärtet). Sie stoppt eine Schichtdicke über der klaren Folie am Tankboden, typischerweise 0,025–0,1 mm.
Eine Schicht aushärten. UV-Licht scheint von unten durch die Folie und härtet die dünne Harzschicht in der Form der Schicht aus. Bei SLA fährt ein Laser sie mit einem schnell drehenden Spiegel ab; DLP- und LCD-Drucker belichten die ganze Schicht auf einmal.
Anheben und abziehen. Die Plattform steigt und zieht die neue Schicht von der Folie ab, sodass frisches Harz darunter nachfließt. Die Schritte 2 bis 4 wiederholen sich, und das Teil wächst kopfüber.
Waschen. Das Teil wird in Isopropylalkohol (IPA) gespült, um das klebrige nicht ausgehärtete Harz zu entfernen.
Nachhärten. Eine Kammer mit UV-Licht und sanfter Wärme härtet das Teil bis zur vollen Festigkeit aus. Dann werden die Stützen abgeknipst und die kleinen Stummel, die sie hinterlassen, abgeschliffen.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Photopolymerharze: Standard-, zähe, flexible, hitzebeständige, gießbare, Dental- und keramikgefüllte Sorten
Typische Teile: Detailreiche Prototypen, Dentalmodelle, Schmuckmodelle, Miniaturen, kleine Formen, Mikrofluidik-Chips
Bauteilgröße: Typischerweise bis zu 20–35 cm Kantenlänge bei Desktop- und Tischdruckern; große Industriemaschinen erreichen etwa 1,5 m
Präzision: Etwa ±0,1 mm bei Desktopmaschinen, feiner bei Industriemaschinen; Details bis etwa 0,1 mm
Oberfläche: Glatt und oft glänzend, nahe an einem Formteil; schwache Schichtlinien auf Rundungen und kleine Spuren dort, wo Stützen berührten
Geeignete Losgröße: 1 bis einige Hundert Teile; einige Dental- und Konsumgüterprodukte erreichen Tausende
Werkzeug- und Maschinenkosten: Kein Werkzeug; LCD-Hobbydrucker kosten einige Hundert Dollar, professionelle Desktop-SLA einige Tausend, Industriemaschinen Hunderttausende
Geschwindigkeit: Einige Stunden bis ein Tag pro Bauauftrag; DLP und LCD sind schneller als Laser-SLA, weil jede Schicht auf einmal belichtet wird

Stärken und Grenzen

Stärken

Feinste Details und glatteste Oberfläche unter den gängigen 3D-Druckverfahren
Wasserdichte Teile, die nahezu isotrop sind (in jeder Richtung gleich fest)
Spezialharze zum Gießen, für die Zahnmedizin, für flexible oder hitzebeständige Teile
DLP und LCD drucken eine volle Plattform so schnell wie ein einzelnes Teil

Grenzen

Die meisten Harze sind spröder als Spritzgusskunststoffe und können im Sonnenlicht vergilben
Schmutzig: Flüssiges Harz reizt die Haut, daher braucht man Handschuhe und Belüftung
Zusätzliche Schritte: Waschen, Nachhärten und Stützen entfernen
Begrenzte Baugröße, und Harz kostet pro Kilogramm mehr als Filament

Wo es eingesetzt wird

ZahnmedizinModelle für durchsichtige Aligner, Kronen, Operationsschablonen
SchmuckGießbare Ringmodelle, die später im Feinguss in Metall gegossen werden
MedizinAnatomische Modelle, individuelle Hörgeräteschalen
ProduktdesignGlatte, detailreiche Prototypen von Konsumgütern
TechnikKleine Formen, Mikrofluidik-Chips, Windkanalmodelle
UnterhaltungMiniaturen, Figuren, Filmrequisiten

So erkennen Sie es

Eine sehr glatte, oft glänzende Oberfläche mit fast unsichtbaren Schichtlinien.
Eine Gruppe winziger Erhebungen oder Vertiefungen auf einer Seite, wo dünne Stützen abgeknipst wurden.
Scharfe feine Details, etwa lesbarer kleiner Text oder klare Strukturen.
Oft ein durchscheinender oder gleichmäßig gefärbter, leicht glasiger Look.

Im Vergleich mit

FDM8.1schmilzt Kunststoff-Filament und legt es ab; günstigere und zähere Teile, aber gröbere Details und sichtbare Schichtlinien.Material Jetting (PolyJet)8.6härtet Harz ebenfalls mit UV-Licht aus, spritzt aber Tröpfchen wie ein Tintenstrahldrucker, sodass ein Teil Farben und Materialien mischen kann.Volumetrisches Drucken (CAL)8.10härtet ein ganzes Teil auf einmal in einem rotierenden Harzfläschchen aus, ganz ohne Schichten.

Ansehen

Formlabs · Das SLA-Prinzip, von einem Druckerhersteller erklärt

JLC3DP · Das Verfahren und seine Nachbearbeitung, für Einsteiger

Adam Savage's Tested · Große industrielle Resin-Drucker in einer Fabrik

MLC CAD Systems · Der ganze Ablauf aus Drucken, Waschen und Aushärten

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Stereolithografie — Prinzipskizze und Druckerfotos
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

SLA und DLP härten flüssiges Harz Schicht für Schicht mit UV-Licht aus.
Sie liefern die feinsten Details und die glatteste Oberfläche unter den gängigen 3D-Druckverfahren, auf Kosten einer schmutzigeren Nachbearbeitung.
Jeder Druck braucht Waschen und Nachhärten, bevor er volle Festigkeit erreicht.