Grundlagen des Harz-Druckverfahrens

1.1        Vorteile und Anwendungsbereiche des SLA Druckverfahrens

Um erstaunliche Ergebnisse für ein 3D-Modell zu erzielen, braucht man keine großen und teuren Maschinen. Ein Harzdrucker ist kompakt und meist preis-günstig. Diese Drucker können hochauflösende 3D-Modelle mit beeindru-ckender Genauigkeit und optisch sehr guten Oberflächen liefern. Die ge-druckten Teile ähneln daher oft Spritzgussteilen. Durch die große Auswahl an verschiedenen Harzen ist es möglich, verschiedene Materialeigenschaften zu erreichen. Von elastischen bis hin zu Robusten Druckergebnissen ist alles dabei. Mit den richtigen Einstellungen lassen sich sogar besonders maßge-naue Modelle drucken. Vieler dieser Vorteile macht sich daher die Zahntech-nik zu nutzen.

Ein solcher Drucker kann zudem sehr komplexe Modelle mit komplizierten Geometrien in kurzer Zeit herstellen. Daher ist das Verfahren nicht nur für den Prototypenbau, sondern auch für Figuren und kreative Projekte in der heimi-schen Werkstatt sehr beliebt.

1.2        Wie entsteht ein 3d Druck?

Die Grundlage eines Jeden Druckes muss ein bestehendes digitales 3d Mo-del sein. Dieses wird dann in eine Software am Computer importiert. Die Ap-plikation hat die Aufgabe, das digitale 3d Model in Schichten zu schneiden, daraus entstehen dann viele Bilder, mit denen der 3d Drucker dann ein Ob-jekt aus Harz drucken kann.

Wie der Drucker das Model dann druckt, wird im nächsten Abschnitt „Verein-fachte Funktionsweise des Druck-Prozesses“ erklärt.

Das gedruckte Objekt aus Harz darf nach dem Drucken nicht angefasst wer-den, da sich noch ungehärtetes Harz an diesem Befindet (Bild 1). Daher muss es erst mit einem Reiniger z.B. in einer Reinigungsmaschine (Bild 2) gereinigt und anschließend mit UV-Licht z.B. in einer Härtemaschine (Bild 3) vollständig ausgehärtet werden.

1.3        Vereinfachte Funktionsweise des Druck-Prozesses

Die Funktionsweise des 3D Druck mit Harz basiert auf einem einfachen Prinzip. Der Harzdruck arbeitet nach dem Prinzip der photopolymeren Aushärtung . Für den Druck muss ein Harzbehälter (Bild 1) mit flüssigem Photopolymerharz  befüllt sein.

Schritt 1: Eintauchen der Bauplattform

Eine Bauplattform taucht sich in das Harz und bleibt nur einige Mikrometer über dem Boden des Harztanks stehen. (Bild 2)

Schritt 2: Härten des Harzes

Der Boden des Tanks besteht aus einer Lichtdurchlässigen Folie. So kann ein Laser, ein Projektor oder ein LCD-Screen ausge-wählte Bereiche des Harzes mit UV-Licht bestrahlen. Das UV-Licht härtet das Harz an ausgewählten stellen und die erste Schicht des Models entsteht. (Bild 3)

Schritt 3: Anheben der Bauplattform

Anschließend hebt sich die Bauplattform etwas. Die Folie ist mit einer Antihaftbe-schichtung ausgestattet. Daraus folgt, dass die Adhäsionskraft  zwischen der gehärteten Schicht und der Bauplattform größer ist, als zwischen der Schicht und der Antihaftfolie. Die Schicht haftet also an der Plattform und löst sich von der Folie (Bild 2). Nun gelangt neues Harz unter die erste Schicht.

Schritt 4: Widerholen der Schritte

Die Plattform fährt wieder runter und bleibt knapp vor der ersten Schicht stehen. Erneut wird das Harz ausgehärtet und die Plattform wird angehoben. Der Vorgang des Belich-tens und verfahren der Bauplattform wird wiederholt, bis das Objekt vollständig ge-druckt ist.

1.4 Unterschied zu anderen Harzdruckverfahren

Beim Harz Druck unterscheidet man in der Regel zwischen drei Hauptverfah-ren: SLA, DLP und MSLA. Alle Verfahren basieren auf demselben Grundprin-zip. Sie unterscheiden sich nur in der Art, wie das Harz gehärtet wird

SLA: Stereolithografie

Hier werden die Schichten einem UV-Laserstrahl ausgesetzt. Dieser fährt die Form des Bauteiles li-nienförmig nach. Dieses Verfahren konnte sich aller-dings nicht durchsetzen, da die Härtezeit pro Schicht lange andauert. (Bild 1)

DLP: Digital Light Processing

Im Gegensatz zum SLA verfahren, kann hier mithilfe von Bogenlampen und Spiegeln ähnlich wie bei ei-nem Projektor die Form der Schicht in einem Schritt projiziert werden. Das ermöglicht das Fertigstellen einer Schicht in kürzerer Zeit als beim SLA-Verfahren.

(Bild 2)

MSLA: Maskt Stereolithografie

Mittlerweile ist dies das gängigste Verfahren. Ein LCD-Display befindet sich über einer großflächigen Lichtquelle. Das LCD-Display lässt nur in Bestimm-ten Bereichen das UV-Licht auf das Harz treffen. Die-se Methode ermöglicht kurze Druckzeiten und hohe Präzision. (Bild 3)