Die Stereolithografie (SLA) ist eine fortschrittliche Technik für die additive Fertigung, bei der flüssiges Harz mithilfe eines SLA-3D-Druckers in feste, polymere Strukturen umgewandelt wird. Dabei wird ein Laserstrahl auf die Oberfläche des flüssigen Harzes gerichtet, um es Schicht für Schicht selektiv auszuhärten und zu verfestigen. Das Ergebnis sind komplexe und hochpräzise 3D-Objekte.
Mit SLA können feine Details und glatte Oberflächen erzeugt werden. Dadurch eignet es sich ideal für die Prototyperstellung, medizinische Modelle und komplexe Hardwarekomponenten für Computer. Konstrukteure und Ingenieure können ihre Entwürfe schnell iterieren und verfeinern, während sie gleichzeitig den Entwicklungszyklus beschleunigen und die Qualität des Endprodukts verbessern.
SLA durchläuft einen Prozess namens Photopolymerisation, bei dem ein Laser flüssiges Harz aushärtet und verfestigt, um ein 3D-Objekt zu formen. Das umfasst die folgenden Schritte:
Mithilfe einer CAD-Software wird ein digitales 3D-Modell erstellt. Das Modell wird dann mit einer speziellen SLA-Druck-Software in dünne Schichten geschnitten.
Eine Wanne oder ein Tank wird mit flüssigem Photopolymerharz gefüllt. Das verwendete Harz hängt von den gewünschten Eigenschaften des Endobjekts ab, z. B. Flexibilität, Festigkeit oder Transparenz.
Der SLA-Drucker verwendet einen Laser, um das Harz Schicht für Schicht selektiv auszuhärten. Der Laser zeichnet das Querschnittsmuster des Objekts auf der Oberfläche des flüssigen Harzes. Dies führt dazu, dass das Harz an allen Berührungspunkten des Lasers hart wird.
Nach dem Aushärten einer Schicht senkt sich die Plattform, sodass eine frische Schicht flüssiges Harz die zuvor ausgehärtete Schicht bedeckt. Der Vorgang wird mehrmals wiederholt, wobei jede neue Schicht mit dem Laser ausgehärtet wird, bis das gesamte Objekt geformt ist.
Sobald der Druck abgeschlossen ist, wird das Objekt der Wanne entnommen. Zu den Nachbearbeitungsschritten gehören das Spülen zum Entfernen von nicht ausgehärtetem Harz, die weitere Aushärtung in einem UV-Ofen und Prozesse wie Schleifen oder Lackieren.
Das Ergebnis ist ein äußerst detailliertes und präzises 3D-Objekt, das für die Prototyperstellung, Versuche oder die endgültige Verwendung bereit ist.
Der SLA-3D-Druck ist besonders beliebt aufgrund seiner hohen Präzision und der Fähigkeit, komplexe Geometrien und glatte Oberflächen zu erzeugen, wodurch er sich für eine Vielzahl von Anwendungen eignet.
Einige 3D-Druck-Methoden führen zu Rohkonstruktionen und erfordern Prozesse zur Nachbearbeitung, um die Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern. Daher werden diese Methoden oft nur für Größen- oder Maßprüfungen eingesetzt. Mit der Stereolithografie können Hersteller jedoch feinere Oberflächen in ihre Druckdesigns mit komplexer Geometrie einbauen, wodurch die Nachbearbeitungsschritte minimiert werden.
Während andere 3D-Druckverfahren Variationen in ihren Schichten erzeugen, was zu rauen Oberflächen führt, verfügt die Stereolithografie über Isotropie bzw. Gleichmäßigkeit zwischen den Schichten. Das ist auf die Art und Weise zurückzuführen, wie sich neue Schichten mit den ausgehärteten Schichten verbinden. Diese Gleichmäßigkeit führt zu minimalen Abweichungen zwischen den Schichten und macht SLA zu einem der wenigen einstufigen additiven Fertigungsverfahren, was weniger Bereinigungs- oder Polieraufwand nach der Herstellung bedeutet.
SLA-3D-Drucker können mehrere Harztanks verwenden, was bedeutet, dass Hersteller Objekte mit verschiedenen Farben oder leicht unterschiedlichen Materialien in einem Durchgang drucken können. Das erstellte Produkt ist sofort einsatzbereit oder es können Druckbereiche mit unterschiedlicher Flexibilität in einer einzigen Struktur gedruckt werden.
Um etwas mit der Stereolithografie zu erstellen, ist eine spezielle 3D-Druck-Software erforderlich, die den digitalen Entwurf Ihres Bauteils oder Modells vereinfacht, bevor es mit UV-Licht und Harz zum Leben erweckt wird. Eine der beliebtesten Lösungen für die Stereolithografie ist die CAD/CAM-Software Autodesk Fusion (Englisch), die eine direkt mit dem Fertigungsprozess verknüpfte umfassende Konstruktionsumgebung bietet. Autodesk arbeitet außerdem mit dem 3D-Drucker-Hersteller Formlabs (Englisch) zusammen, um einen reibungslosen Arbeitsablauf vom Entwurf bis zum Druck zu gewährleisten.
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Das Stereolithografie-Verfahren unterscheidet sich in mehreren Punkten von anderen gängigen 3D-Druckverfahren.
Bei Fused Deposition Modeling (Englisch) (FDM) wird ein dünner Strang aus thermoplastischem Kunststoff, das „Filament“, geschmolzen und auf das 3D-Modell extrudiert.
Beim selektiven Lasersintern (Englisch) (SLS) werden ebenfalls Polymere verwendet, jedoch in Pulverform. Der 3D-Drucker zielt mit einem Laser auf das Pulver, schmilzt das Polymer und verschmilzt es zu einer festen Form für die endgültige Struktur.
FDM wird – wie auch die Stereolithografie – weit verbreitet für Prosumer- und Konsumgüter und in kleinen Fertigungsunternehmen eingesetzt. Im Gegensatz dazu eignet sich SLS eher für die Schwerindustrie.
Der stereolithografische Druck erzeugt die glatteste Oberfläche mit höchster Auflösung mit Material, das im Endzustand wasserdicht und relativ stoßfest ist. Diese Eigenschaften machen es zu einer der beliebtesten Methoden unter Heim- und Hobbyanwendern. Die vielen Spielzeuge und Figuren, die in den frühen Zeiten des 3D-Drucks für zu Hause hergestellt wurden, sind gute Beispiele für die Nützlichkeit der Stereolithografie.
Die chemischen Eigenschaften von Stereolithografie-Harzen machen diese auch in ästhetischen und künstlerischen Bereichen beliebt, wie zum Beispiel bei der Herstellung von Schmuck und Accessoires. Darüber hinaus wird SLA aufgrund der nicht abrasiven Oberfläche der Harze auch häufig für die Herstellung biomedizinischer Geräte verwendet.
Das Stereolithografie-Verfahren eignet sich besonders gut für die Prototyperstellung, da es eine schnelle Herstellung von Einzelteilen ermöglicht. SLA-Prototypen bieten außerdem ein hohes Maß an Genauigkeit, ohne dass kostspielige Werkzeuge erforderlich sind. Die Erstellung von Prototypen auf diese Weise kann die Markteinführung beschleunigen und gleichzeitig Kreativität und Experimentierfreudigkeit während des Entwurfsprozesses fördern. In Verbindung mit vielseitiger Entwurfssoftware wie Autodesk Fusion kann die Stereolithografie Ihre Prozesse zur Prototyperstellung neu beleben.
Viele verschiedene Branchen nutzen den Stereolithografie-3D-Druck für eine Vielzahl praktischer Anwendungen. Im Gesundheitswesen (Englisch) werden damit Medizinprodukte (Englisch) entwickelt, die auf die spezifischen Bedürfnisse des Patienten zugeschnitten sind, wie z. B. orthopädische Hilfsmittel und Prothesen. Die Automobilindustrie (Englisch) verwendet den SLA-3D-Druck für die schnelle Prototyperstellung und für kundenspezifische Bauteile. In ähnlicher Weise vertrauen Hersteller in der Luft- und Raumfahrt (Englisch) auf dieses Verfahren, um kostengünstige, sichere und zuverlässige Bauteile herzustellen. Die Stereolithografie hat auch die Schmuckindustrie (Englisch) vorangebracht, da sie das Design und die Herstellung hochkomplexer und personalisierter Schmuckstücke ermöglichte.
DR. HANNES SCHWENKE
Ein deutscher Neurochirurg und sein Team konnten ihre Ergebnisse bei Gehirnaneurysma-Operationen verbessern. Mithilfe von per SLA-Druck hergestellten 3D-Modellen der Arterien eines Patienten, die mit Fusion und Formlabs (Englisch) erstellt werden, können sie ihre Operationspläne besser visualisieren, analysieren und testen.
PRINTCITY
Mit Autodesk Fusion und einer Reihe von Druckern für SLA-, FDM- und Metalldrucktechnologien ermöglicht diese Produktionsstätte für die additive und digitale Fertigung im britischen Manchester ihren Kunden eine schnelle Prototyperstellung und Machbarkeitsprüfungen.
COSM MEDICAL
Um das häufig stigmatisierte Problem der Beckenbodenerkrankungen für Frauen anzugehen, entwickelt das Medizintechnikunternehmen maßgeschneiderte intravaginale Prothesen mithilfe von Ultraschalltechnologien, künstlicher Intelligenz, Autodesk Fusion und SLA-Druckern von Formlabs.
Stereolithografie (SLA) und Fused Deposition Modeling (FDM) sind beides beliebte 3D-Druck-Technologien, doch sie unterscheiden sich deutlich in ihren Prozessen. SLA verwendet einen Laser, um flüssiges Harz Schicht für Schicht auszuhärten, was zu äußerst detaillierten und glatten Oberflächen führt, die optimal für komplexe Designs und Prototypen geeignet sind.
FDM extrudiert thermoplastisches Filament durch eine beheizte Düse. Es baut Objekte Schicht für Schicht von unten nach oben auf, was in der Regel kostengünstiger ist und für funktionale Teile geeignet ist.
Insgesamt zeichnet sich SLA durch Präzision und Oberflächenqualität aus, während FDM aufgrund seiner Erschwinglichkeit und Vielseitigkeit bei der Materialauswahl bevorzugt wird.
Die Stereolithografie (SLA) wurde 1984 von Charles Hull erfunden. Hull, Mitbegründer von 3D Systems, patentierte die Technologie und stellte den ersten kommerziellen SLA-3D-Drucker vor. Dies ermöglichte die Herstellung von 3D-Objekten durch schichtweises Aushärten von Photopolymerharz mit ultraviolettem Licht, was die Prozesse für die Prototyperstellung und Fertigung verbesserte.
In den 1990er-Jahren gewann die SLA-Technologie zunehmend an Bedeutung, vor allem für die schnelle Prototyperstellung. Ingenieure und Konstrukteure nutzten die Möglichkeit, schnell genaue und detaillierte Modelle zu erstellen, wodurch die Produktentwicklungszyklen verkürzt wurden. Mit den qualitativ immer besser werdenden Harzwerkstoffen begann sich auch das Anwendungsspektrum zu erweitern.
SLA-Drucker wurden zugänglicher und fanden eine breitere Akzeptanz über die Prototypentwicklung hinaus. Branchen wie Medizin, Zahnmedizin, Automobilbau und Luft- und Raumfahrt begannen damit, SLA für die Herstellung komplexer, kundenspezifischer Teile zu verwenden.
SLA wurde nun nicht mehr nur für die Prototyperstellung eingesetzt, sondern auch für die Herstellung von Bauteilen für Endverbraucher immer beliebter. Strapazierfähigere und spezialisiertere Harze ermöglichten die Herstellung funktionaler Komponenten für verschiedene Branchen und festigten damit die Rolle von SLA in der additiven Fertigung.
SLA wird hinsichtlich Geschwindigkeit, Präzision und Materialvielfalt immer weiter verbessert. Es ist nach wie vor eine Schlüsseltechnologie im 3D-Druck, wobei die laufende Forschung und Entwicklung die Grenzen des Machbaren stets neu absteckt.
Die Stereolithografie (SLA) trägt in mehrfacher Hinsicht wesentlich zur Nachhaltigkeit bei. Im Vergleich zu herkömmlichen subtraktiven Methoden reduziert die präzise Verwendung von Photopolymerharz den Materialabfall. Auch der Energieverbrauch von SLA-Druckern ist in der Regel niedriger als bei herkömmlichen Fertigungsanlagen.
Die schnelle Prototyperstellung von SLA minimiert Abfall und Ressourcenverbrauch, die üblicherweise mit umfangreichen physischen Prototypen einhergehen. Der SLA-Druck ermöglicht zudem eine lokale und bedarfsorientierte Produktion, wodurch der Transportbedarf und der damit verbundene CO2-Fußabdruck sinken. Fortschritte bei SLA-Materialien haben auch zur Entwicklung recycelbarer und biologisch abbaubarer Harze geführt. Die Fähigkeit von SLA, komplexe Geometrien und leichte Strukturen herzustellen, führt außerdem zu effizienteren Konstruktionen, bei denen weniger Materialien und Ressourcen benötigt werden.
Die digitalen Konstruktionsabläufe von Autodesk lassen sich nahtlos in die Technologien von Formlabs integrieren, um Ihnen den Einstieg in die Welt der additiven Fertigung zu erleichtern.
Autodesk Fusion macht es Ihnen jetzt noch leichter, Ihre Entwürfe auf einem Formlabs-SLA-Drucker zum Leben zu erwecken.
Die Auswahl des richtigen Materials für Ihr 3D-Druckprojekt ist entscheidend für das Gelingen. Erfahren Sie, welche Materialien Sie in 3D drucken können.
Hier finden Sie einen Leitfaden für Ingenieure zum besseren Verständnis und zur Implementierung der additiven Fertigung im Produktionsprozess.
Fusion-Benutzer profitieren bereits von der Möglichkeit zum 3D-Druck einer digitalen Konstruktion. In diesem Lernprogramm wird erläutert, wie Sie eine Fusion-Datei in eine STL-/Netzdatei und somit in ein von einem 3D-Drucker lesbares Format exportieren.
Erfahren Sie, wie Hull weiterhin im Bereich der 3D-Konstruktion arbeitet, um diese nützliche und innovative Methode weiterzuentwickeln.
Die Stereolithografie (SLA) ist eine Form des 3D-Drucks. Es handelt sich hierbei um den photochemischen Prozess, bei dem ein UV-Lichtstrahl selektiv einen Bereich aus flüssigem Harz aushärtet und zu Polymeren verfestigt. Im Zeitalter der modernen additiven Fertigung beschreibt die Stereolithografie sowohl den 3D-Druck-Prozess als auch das Gerät, auf dem dieser Prozess abläuft.
Die Stereolithografie wird verwendet, um 3D-gedruckte Objekte in kleineren 3D-Druckgeräten für Verbraucher oder Prosumer zu erstellen, in der Regel mit Polymer (Kunststoff). Ein Laser oder Projektor erzeugt einen Lichtstrahl, der auf einen Bereich aus thermoplastischem Harz gerichtet ist, wodurch dieser in eine härtere, polymerbasierte Form gebracht wird. Dadurch eignet sich die Stereolithografie hervorragend für die Erstellung kleiner, einzigartiger Objekte aus Polymeren (Gummi oder Kunststoff).
SLA wird synonym mit der Stereolithografie verwendet, bei der ein fokussierter Lichtstrahl auf ein thermoplastisches Harz gerichtet wird, um es auszuhärten und zu verfestigen.
Obwohl SLS (Selective Laser Sintering) (Englisch), eine andere additive Fertigungstechnologie, wie auch die Stereolithografie (SLA) Material Schicht für Schicht aufbaut, liegt das Rohmaterial bei SLS in Form eines pulverförmigen Polymers vor. Ein Hochleistungslaser verschmilzt die Pulverpartikel auf der Druckoberfläche miteinander und baut die Struktur allmählich auf.
SLA- bzw. Stereolithografie-Harz wird in flüssiger Form in einem Tank oder einer Flasche geliefert. PLA oder Polymilchsäure ist ein 3D-Druckmaterial, das in einer Spule aus festen Kunststoffsträngen, dem sogenannten „Filament“, geliefert wird.
Die Ergebnisse von SLA-Harz können im Vergleich zu PLA, das oft etwas weicher und flexibler ist, spröde sein. PLA ist pro Masseneinheit stärker als SLA-Harz, eignet sich jedoch nicht für komplexe oder detaillierte Designs.
Wenn Sie die verschiedenen Prozessmethoden und Materialien für Ihre Bauteile untersuchen, lesen Sie die Materialdatenblätter, um herauszufinden, ob ein Material für die beabsichtigte Verwendung geeignet ist. Möglicherweise sind auch zusätzliche interne Tests erforderlich, um zu bestätigen, dass die Fertigungsmethode wie gewünscht funktioniert.
Zu den Standarddateiformaten, die in der Stereolithografie (SLA) verwendet werden, gehören:
Der Stereolithografie-Druck (SLA-Druck) ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem ein Laser Schichten aus flüssigem Photopolymerharz aushärtet und verfestigt, um ein 3D-Objekt zu erstellen. Der Laser zeichnet das Querschnittsmuster des Designs auf der Oberfläche des Harzes nach und härtet es Schicht für Schicht aus.
Einige der beliebtesten Stereolithografie-Drucker (SLA-Drucker) sind:
Der SLA-Druck bietet hohe Präzision, glatte Oberflächen und die Möglichkeit, komplexe Details zu erstellen, wodurch er sich optimal für die Prototyperstellung, medizinische Modelle und komplexe Komponenten eignet.
Die Sicherstellung der Druckqualität umfasst die ordnungsgemäße Kalibrierung des Druckers, die Auswahl des richtigen Harzes für die Anwendung und die Einhaltung der empfohlenen Nachbearbeitungsverfahren.
Der SLA-Druck bietet hohe Präzision, glatte Oberflächen und die Möglichkeit, komplexe Details zu erstellen, wodurch er sich optimal für die Prototyperstellung, medizinische Modelle und komplexe Komponenten eignet.
