Welche Vor- und Nachteile hat die Stereolithographie?
Obwohl die Stereolithographie (SLA) die älteste kommerzielle 3D-Drucktechnologie ist und es inzwischen viele weitere gibt, könnte sie nach wie vor die beste Lösung für Ihr nächstes Projekt sein. Ob Sie sich für diese oder eine der anderen sechs Technologien entscheiden, hängt davon ab, was Sie erreichen wollen. Hier werfen wir einen kurzen Blick auf die Technologie und bewerten ihre Vor- und Nachteile.
Ein guter Anfang ist ein Blick auf den Prozess, der Ihnen einige Hinweise darauf gibt, ob er für Ihr Projekt geeignet sein könnte oder nicht.
Das Stereolithographie-Verfahren
Bei diesem Verfahren wird ein Ultraviolettlaser auf eine Wanne mit Photopolymerharz gerichtet, um es zu härten. Mit Hilfe Ihres CAD zeichnet dieser Laser ein vorprogrammiertes Design oder eine Form. Im Allgemeinen erstellen wir zuerst die Stützstrukturen und dann das Teil selbst.
Nach dem Aushärten jeder Schicht auf der Harzoberfläche fährt die Bauplattform nach unten, und ein Beschichtungsbalken fährt darüber, um die nächste Kunststoffschicht aufzutragen, die wiederum von dem UV-Laser ausgehärtet wird. Dies wird dann Schicht für Schicht wiederholt, bis der Aufbau fertig ist.
Anschließend werden die neu gefertigten Teile aus der Maschine genommen und mit Lösungsmitteln von überschüssigem Kunststoff befreit.
Die Vorteile der Stereolithographie
Geschwindigkeit: Einer der Hauptvorteile des Verfahrens ist, dass es je nach dem benötigten Teil schnell ist, da die Aushärtung zügig erfolgt. Die genaue Dauer hängt von der Größe, Komplexität und Schichtdicke des Teils ab. Nachdem Sie Ihr CAD hochgeladen haben, können wir Ihre Teile innerhalb eines Tages versenden.
Dadurch eignet sich die Software auch hervorragend für die Erstellung von Werkzeugvorrichtungen, deren Notwendigkeit manchmal erst im Nachhinein festgestellt wird und die Fertigungsingenieure oft völlig unvorbereitet trifft. SLA kann dazu beitragen, solche Versäumnisse durch die schnelle Erstellung von Vorrichtungen und Verbindungen zu überwinden.
Wirtschaftlichkeit: Das Verfahren kann auch sehr wirtschaftlich sein, um kostengünstige, aber genaue Modelle zu entwickeln. Dadurch ist es ideal für kosmetische Prototypen, die Designfehler aufdecken helfen, bevor Sie zu einer kostspieligeren Prototypenerstellung oder Endfertigung übergehen. Für entsprechende Projekte – vor allem in der Medizintechnik – eignet sie sich auch hervorragend für die Produktion von Kleinserien und kann dafür mit kurzen Vorlaufzeiten aufwarten.
Genauigkeit: SLA ist bekannt für die Herstellung extrem glatter Teile, die sogar mit dem Spritzguss konkurrieren können. Sie erreichen extrem gute Toleranzen für Merkmale von bis zu +/- 0,05 mm in der X- und Y-Achse und 0,13 mm in der Z-Achse. Und mit neuen Materialien wie unseren hauseigenen MicroFineTM Green und Grey können Sie Teile mit Mikroauflösung herstellen, beispielsweise für die Medizin- oder Unterhaltungselektronik.
Einfache Skalierung
Obwohl die für die Herstellung eines Teils benötigte Zeit von seiner Größe abhängen kann und es Obergrenzen für die Größe gibt, ist es einfach, ein Teil zu skalieren, da der Prozess durch CAD gesteuert wird.
Zusammensteckbare Baugruppen
Durch die direkte Übernahme von Modellen aus dem CAD ist es möglich, Baugruppen zu erstellen, die aus vielen Einzelteilen bestehen und zu einem größeren Teil zusammengefügt werden können. Dies erleichtert die Überprüfung einer Baugruppe und die schnelle Änderung und den Neudruck eines Entwurfs, wenn eine Änderung erforderlich ist. Für Form- und Passgenauigkeitsprüfungen ist das Verfahren somit ideal.
Grenzen der Stereolithographie
Wenn die Stereolithographie nicht die richtige Lösung für Ihr nächstes Projekt ist, dann sollten Sie wissen, dass Ihnen heute viele verschiedene additive Fertigungstechnologien zur Verfügung stehen. Bei Protolabs zum Beispiel bieten wir derzeit sechs verschiedene additive Fertigungsverfahren an, von denen einige vielleicht besser für Ihr individuelles Projekt geeignet sind.
Werfen wir also einen Blick auf einige der Limitierungen von SLA.
Materialauswahl
Aufgrund der Art der Aushärtung gibt es nur eine begrenzte Anzahl von Materialien, die mit Stereolithographie verarbeitet werden können. Und wie Sie vielleicht schon bemerkt haben, sind die Teile lichtempfindlich. Da ein UV-Laser zum Aushärten des Kunststoffs verwendet wird, sind sie nicht für Außenanwendungen geeignet.
Dies könnte sich auch auf andere Merkmale Ihrer Prototypen oder Teile auswirken. Bei anderen 3D-Druckverfahren wie dem selektiven Lasersintern kann eine breitere Palette von Materialien verwendet werden, die im Allgemeinen haltbarer sind, um Teile mit höherer Festigkeit herzustellen. Wenn Sie also eine bessere Hitze- und chemische Beständigkeit benötigen, ist ein alternatives Material mit einer anderen Technologie möglicherweise eine bessere Lösung.
Wann Stereolithographie eingesetzt werden sollte
Wie bei jedem Rapid-Prototyping- oder Serienfertigungsverfahren hängt die Entscheidung, ob die Stereolithographie die richtige Wahl für Ihr nächstes Projekt ist, davon ab, was Sie erreichen wollen und wo Sie in der Produktentwicklung stehen.
Wir sind der Meinung, dass sie eine gute Wahl für kosmetische Prototypen ist, für Form- und Passgenauigkeitstests sowie für hohe Anforderungen an die Präzision und eine hervorragende Oberflächenqualität. Aber anders als in den 1980er Jahren ist sie nicht die einzige Wahl, die Sie haben.
Bei Protolabs beispielsweise haben wir in sechs verschiedene Technologien investiert, mit denen wir Prototypen und serienreife Teile aus einer breiten Palette von Kunststoffen und Metallen herstellen können. Für bestimmte Projekte könnte auch die CNC-Bearbeitung oder der On-Demand-Spritzguss eine bessere Lösung darstellen.
Wie auch immer Ihre Bedürfnisse aussehen, Sie müssen diese Entscheidung nicht allein treffen. Unsere Anwendungstechniker sind mit allen von uns eingesetzten Technologien bestens vertraut.