Stereolithographie

Stereolithographie

Die Stereolithographie gilt als erstes aller additiven Technologien und somit als der Grundstein des 3D-Drucks. Das Verfahren, das es schon seit den 1970ern gibt, ist auch heute noch ein ganz wichtiger Bestandteil im Rapid Prototyping. In der Stereolithographie, oder kurz SLA/STL, wird Schichtweise ein flüssiges photoreaktives Polymer durch ein UV-Laser ausgehärtet. Als Ergebnis erhält man hoch präzise Bauteile mit einer hohen Detailtreue. Aus diesem Grund wird diese Verfahren auch zur Herstellung von Urmodellen für den Vakuumguss genutzt.

Funktionsweise Stereolithographie

In der SLA werden als Ausgangsmaterial Acryl- oder Epoxidharze verwendet. Diese flüssigen Harze sind photoreaktiv, das bedeutet sie reagieren mit UV-Strahlen und härten aus. Anders als bei vielen anderen additiven Fertigungsverfahren, haben wir in der Stereolithographie keinen klassischen Schichtauftrag. Das Grundprinzip besteht darin, dass in ein Becken, gefüllt mit dem Harz, die Bauplattform von oben kommt. Das heißt die Bauteile werden auf dem Kopf gedruckt. Für die erste Schicht fährt die Bauplattform ganz herab und dann eine Schichtstärke (0.1mm) hoch. Das flüssige Harz verteilt sich unterhalb der Bauplattform gleichmäßig.

 

Der UV-Laser fährt nun von unten, durch eine transparente Membran, die Bauteilkonturen ab und härtet die erste Schicht aus. Darauf fährt die Plattform wieder um 0.1mm hoch und das Harz für die nächste Schicht kann sich verteilen. Dieser Vorgang wiederholt sich dann wieder so lange bis alle Bauteile gedruckt wurden. Dann fährt die Bauplattform komplett aus dem Becken raus. Bei diesem Verfahren werden auch Stützstrukturen benötigt um das Bauteil 
an der Bauplattform zu befestigen. Die fertig gedruckten Bauteile können nun entnommen werden, gereinigt und von den Stützen entfernt werden. In der Stereolithographie fertigt man nach diesem Prinzip innerhalb weniger 
Stunden mehrere Bauteile gleichzeitig.

Vorteile der Stereolithographie

In der SLA gilt wie generell in der Additiven Fertigung, dass es kaum Grenzen im Bauteildesign gibt. Hinterschnitte sind problemlos umsetzbar. Klassische Probleme und Einschränkungen aus den konventionellen Fertigungsverfahren spielen keine Rolle. Auch gegenüber anderen 3D-Druck Technologien hat die Stereolithographie einige Vorteile, weshalb dieses Verfahren auch schon so lange besteht.

Präzision und Detailtreue:

Verfahren in der additiven Fertigung. Perfekt genutzt werden die Möglichkeiten der Stereolithographie vor allem bei der Herstellung filigraner und komplexer Bauteile.

Maßhaltigkeit:

Die Funktionsweise in Kombination mit dem aushärtenden Kunststoffharz, führen zu extrem Maßhaltigen Bauteilen. Auch bei größeren Bauteilen sind die Toleranzen vergleichsweise extrem gering.

Größe:

Im SLA Verfahren könne Bauteile bis zu einer Größe von 2.000 x 1.000 x 1.000mm einteilig gefertigt werden. Bauteile in dieser Größenordnung können in den wenigsten Verfahren einteilig gefertigt werden.

Glatte Oberfläche:

Die Oberflächen von Bauteile die in der Stereolithographie gefertigt wurde haben eine besonders glatte und hochwertige Oberfläche. Dazu lässt Sie sich auch ganz einfach und schnell bearbeiten und polieren.

Stereolithographie: Die Anwendungen

Die Stereolithographie kommt hauptsächlich im Rapid Prototyping zum Einsatz, also bei der Erstellung erster Prototypen und Funktions- oder Designmuster. Besonders die Möglichkeit besonders große Bauteile zu fertigen wird in verschiedenen Branchen wie der Automobilindustrie und der Luft- und Raumfahrt gerne genutzt. Durch die hochwertige Oberfläche und der unkomplizierten Nachbearbeitung ist das SLA Verfahren auch meistens erste Wahl um Designmuster oder Messemodelle herzustellen.

 
Einer der größten Anwendungsgebiete ist der Vakuumguss. Im Vakuumguss werden mithilfe von Urmodellen Silikonformen erstellt, aus welchen Gussteile generiert werden. Diese Urmodelle müssen absolut Maßhaltig sein und schöne Oberflächen haben. Daher wird hier fast ausschließlich das Stereolithographieverfahren zu Herstellung verwendet.

Materialien

In der SLA werden Acryl- oder Epoxidharze verarbeitet. Die ausgehärteten Harze besitzen sehr gute mechanische Werte. Nach einer thermischen Nachbehandlung können die Bauteile sogar eine Temperaturbeständigkeit von über 220°C erreichen.

Da die Materialvielfalt nicht so groß ist und die einzelnen Materialien sich meistens nicht sehr stark von einander unterscheiden wird meistens ein passendes Material ausgewählt in dem man fertigt. Farblich sind SLA-Bauteile meistens weiß oder grau, zusätzlich gibt es auch komplett transparente Materialien.

Nachbearbeitung SLA

Bauteile, die mittels Stereolithographie hergestellt wurden, lassen sich schnell und unkompliziert schleifen und polieren. Man kann durch die Oberflächenbearbeitung jede Oberflächengüte erzielen.