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SLA

Die Stereolithografie (SLA) eignet sich hervorragend für den Druck von Objekten mit sehr detaillierten, feinen Oberflächen. Filigrane Modelle kannst Du mit diesen Geräten ebenso drucken wie Bauteile mit hoher Präzision, Funktionsbauteile, Designmodelle und Prototypen.

 

Verbreitet ist das Verfahren bislang insbesondere bei der Erstellung von Versuchsmodellen im Maschinenbau, vor allem für den medizinischen Bereich und den Automobilbau. Anwendung findet es aber auch bei der Herstellung individueller Gehäuse für Hörgeräte und bei der Fertigung funktionaler Materialien für Lab-on-Chip-Systeme.

Modellbauer haben auch ihre Freude…

 

Du weißt noch nicht genau, was Du drucken möchtest, oder bist Dir nicht sicher, ob ein SLA-Drucker die richtige Wahl für Deine Anwendung ist? Der Ratgeber bietet Dir die Gelegenheit, Dich umfassend zu informieren.

 

Funktionsweise der Stereolithografie

Das Grundprinzip der Stereolithographie besteht im selektiven Aushärten eines lichtaushärtenden Kunststoffs (Photopolymer) mithilfe eines UV-Lasers. Das Verfahren erlaubt verschiedene Druckrichtungen. 3D-Drucker für Stereolithografie drucken entweder von unten nach oben oder entgegengesetzt.

SLA-Drucker bestehen aus:

  • einem Tank für das Photopolymer (z. B. Acryl-, Epoxid- oder Vinylesterharz),
  • einer beweglichen Druckplattform und
  • einem Laser, der durch bewegliche Spiegel gesteuert wird.

 

Drucker, die von unten nach oben drucken, verfügen außerdem über eine Rakel zur gleichmäßigen Verteilung des Druckmediums.

 

Den Ausgangspunkt für das SLA-Verfahren bildet, wie bei allen 3D-Druckmethoden, ein dreidimensionales Modell, das Du mit einer CAD-Software oder auf Basis von 3D-Scandaten erstellen kannst.

Das flüssige Kunstharz wird in den dafür vorgesehenen Behälter gefüllt, in dem sich auch die Druckplattform befindet.

Zu Anfang des Druckvorgangs steht die Hebebühne etwa 0,05 Millimeter unterhalb der Oberfläche. Der Laser, der je nach Modell meist unterhalb oder oberhalb des Beckens angebracht ist, nimmt die Flüssigkeit unter Beschuss und härtet die erste Schicht aus.

Ist diese fertig, bewegt sich das Druckbett um Schichtdicke vom Laser weg und es läuft eine neue Schicht Kunstharz ein, die ebenfalls ausgehärtet wird.

Das Ganze wiederholt sich so oft, bis das zu druckende Objekt fertig ist.

 

Anschließend kannst Du den fertigen Gegenstand von der Druckplattform entfernen. Für das Finishing sind zusätzlich noch folgende Schritte erforderlich:

  • gründliche Reinigung des Werkstücks in einem Lösungsmittel, z. B. 90%iger Isopropylalkohol (IPA),
  • mechanisches Entfernen der Stützstrukturen,
  • Nachhärten unter UV-Licht,
  • Schleifen (je nach Material, Struktur und Anwendung manuell schleifen und/oder strahlen).

 

Wenn Du magst, kannst Du Dein Druckobjekt zum Abschluss noch lackieren.

Von der Funktionsweise her ähnlich ist das DLP-Verfahren, das jedoch statt des Lasers einen Beamer nutzt. Dieser projiziert ein Bild der jeweiligen Schicht auf die Druckplattform, dessen Lichtfrequenz nur an den Stellen richtig ist, an denen das Wachs aushärten soll.

 

Vor- und Nachteile der SLA 3D Drucker

3D-Drucke aus Kunstharz überzeugen vor allem durch ihre glatten Oberflächen, aber auch durch ihre gute Bruchdehnung und eine hohe Schlagfestigkeit.

Die Gegenstände sind teilweise mechanisch belastbar und bestechen durch die hohe Fertigungsgenauigkeit, weshalb die Stereolithografie die optimale Methode für die anfangs genannten Anwendungsgebiete ist.

Auch transparente Bauteile kannst Du mit dem SLA-Verfahren problemlos herstellen.

Neben diesen Vorteilen birgt die Arbeit mit dem SLA-3D-Drucker auch einige Nachteile:

  • Du kannst nur UV-härtbare Kunststoffe und Harze verwenden.
  • Es sind ausschließlich einfarbige Modelle möglich.
  • Der Fertigungsprozess dauert lange.
  • Nicht alle Materialien widerstehen thermischer Belastung.
  • Du kannst nicht jede beliebige Geometrie drucken, da Du Stützstrukturen nachträglich entfernen musst.
  • Die 3D-Drucker und die Materialien sind ziemlich teuer.

 

Materialien

Die meisten SLA-Materialien sind auf spezielle Einsatzbereiche zugeschnitten.

So gibt es neben Standard-Produkten technische Kunstharze für funktionale Prototypen, Schmuck-Kunstharze für die kostengünstige Anfertigung individueller Schmuckstücke und professionelle Erzeugnisse für die Zahnmedizin.

 

Beim Kauf des Druckers solltest Du darauf achten, ob Hardware, Software und Ausgangsstoffe proprietär oder Open Source sind.

Ist das Gerät nicht mit den Harzen von Drittanbietern kompatibel, musst Du ständig Herstellerprodukte kaufen, die im Schnitt 20 Prozent mehr kosten als auf dem freien Markt.

Eine experimentelle Produktplattform mit Keramik-Kunstharz und OpenFL, einer speziellen API zum Hacken des Drucker-Modells Form 1+, bietet der US-amerikanische Hersteller Formlabs.

Damit hast Du die Möglichkeit, diesen 3D-Drucker für den Druck mit Materialien anderer Hersteller zu konfigurieren. Darüber hinaus kannst Du mit der OpenFL-Software Objekte in Deine Druckmodelle einbinden, Lithopanieplatten erstellen und Platinen ätzen.

 

Möchtest Du mit Keramik-Kunstharz drucken, sind zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen erforderlich.

Du benötigst neben dem 3D-Drucker eine Polyesterfolie zum Schutz der Druckplattform, musst die Kartusche vor Verwendung sehr kräftig schütteln und diverse Designparameter einhalten.

Beim Brennen der gedruckten Teile, für das Du einen programmierbaren Brennofen brauchst, sind Schrumpfungseffekte zu berücksichtigen.

Nach dem Brand ist das Harz verschwunden. Übrig bleibt lediglich das keramische Objekt.

 

Die wichtigsten Hersteller von SLA-Druckern

Die Idee für die Stereolithografie-Drucker stammt von Chuck Hull, dem späteren Gründer des kalifornischen Unternehmens 3D Systems, einem der weltweit größten Hersteller von 3D-Druck-Anlagen.

Am 8. August 1984 meldete der US-amerikanische Erfinder und Ingenieur die Stereolithographie zur Erstellung dreidimensionaler Objekte zum Patent an.

Das Patent mit der Nummer US 4575330 A wurde am 11. März 1986 freigegeben. Der kommerzielle Vertrieb der 3D-Drucker startete 1989.

Mittlerweile gibt es neben 3D System einige weitere Unternehmen, die SLA-Drucker produzieren. Zu den wichtigsten gehören die folgenden (Hersteller – Hauptsitz – Gründungsjahr):

  • Formlabs – Somerville (Massachusetts, USA) – 2011
  • XYZprinting – Taipei (Taiwan) – 2013
  • DWS, Digital Wax Systems – Vincenza (Italien) – 2007

 

Weitere bekannte und eher unbekannte Hersteller sind CTC, FSL3D, Mingda, Peopoly, Sharebot und Sunruy Technologies.

 

Hochwertige Produkte aus dem SLA-Drucker-Bereich

Mittlerweile gibt es eine große Auswahl an bezahlbaren SLA-Druckern, zu denen im Internet eine Vielzahl von Meinungen und Tests verfügbar sind.

Allerdings ist es alles andere als einfach, gut recherchierte Informationen von Fake-Bewertungen zu unterscheiden. Die Schritte 3 und 4 des Ratgebers helfen Dir dabei, die Spreu vom Weizen zu trennen.

Top-Qualität kannst Du beispielsweise bei folgenden Prosumer/Consumer Geräten erwarten:

 

Beide findest Du auch bei 3DDP.

Im industriellen Bereich haben sich beispielsweise der ProX 950 sowie der Figure 4, beide von 3D Systems, und der iSLA-650 Pro von Shining 3D bewährt.

 

Geräte Preise und andere Kosten

Für Industriegeräte liegen die ungefähren Preise im unteren Segment zwischen 10.000 und 50.000 $ und im High-Level-Bereich zwischen 100.000 und 250.000 $.

Deutlich günstiger sind Prosumer- und Consumer-Modelle, bei denen sich die Preisspanne von 1.000 $ für Einsteigergeräte bis hin zu 7.000 $ für Fortgeschrittene erstreckt.

Für eine UV-Härtkammer zahlst Du um die 400 Euro.

Hinzu kommen die Kosten für das Harz, die zwischen 100 und 300 Euro pro Liter liegen.

Natürlich brauchst Du auch eine Software, mit der Du Deine Druckmodelle erstellen kannst. Dafür musst Du Dich aber nicht in Unkosten stürzen. Sowohl für Anfänger als auch für Fortgeschrittene und Profis gibt es im Internet eine Vielzahl kostenloser Programme.

 

SLA 3D Drucker selber bauen

Eine Alternative zum SLA-3D-Drucker Kaufen ist selber bauen.

Einen brauchbaren SLA-Drucker-Bausatz bieten beispielsweise der taiwanesische Hersteller 3D Dream Workshop mit seinem Funplay DIY und das Unternehmen Aldric Négier mit dem Roobee One.

Wenn Du den Roobee One selber bauen möchtest, findest Du eine detaillierte Schritt für Schritt Anleitung in englischer Sprache auf Instructables.

Der Moai, ein Bausatz von Peopoly, wäre auch eine Alternative.

 

Mit ein bisschen Geduld und Geschick erhältst Du auf diese Weise einen durchaus brauchbaren SLA-Drucker zum kleinen Preis.

 

Produkte

Hier SLA-Geräte, die auf 3DDP vertreten sind.



XYZprinting – Nobel 1.0

ab 1.290,00 €

inkl. 19% gesetzlicher MwSt.
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XYZprinting – Nobel 1.0A

ab 1.878,00 €

inkl. 19% gesetzlicher MwSt.
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Formlabs – Form 1+

2.379,00 € 2.999,00 €

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Formlabs – Form 2

ab 2.547,00 €

inkl. 19% gesetzlicher MwSt.
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