3D-Druck – Geschichte:

Stereolithografie (SLA) wurde in den frühen 1980er Jahren erfunden, als der japanische Forscher Dr. Hideo Kodama den modernen Schichtaufbau für die Stereolithografie erfand und dabei UV-Licht nutzte, um lichtempfindliche Polymere zu härten. Der Begriff Stereolithografie wurde von Charles (Chuck) W. Hull erfunden, der die Technologie 1986 patentieren ließ und das Unternehmen 3D Systems gründete, um sie zu kommerzialisieren. Hull beschrieb die Methode als das Herstellen von dreidimensionalen Modellen durch das aufeinanderfolgende „Drucken“ dünner Schichten aus einem Material, das sich durch ultraviolettes Licht härten lässt.

SLA 3D-Druck war jedoch nicht die erste 3D-Drucktechnologie, die sich großer Beliebtheit erfreute. Als die Patente Ende der 2000er Jahre abliefen, wurde die additive Fertigung durch Einführung des kleinformatigen Desktop 3D-Drucks immer breiteren Anwenderkreisen zugänglich gemacht. Dabei kam zunächst das Fused Deposition Modeling (FDM, Schmelzschichtung) auf Desktop-Plattformen zum Einsatz.

Zwar trug diese erschwingliche Extrusionstechnik zur zunehmenden Verbreitung des 3D-Drucks bei, doch die Qualität der gefertigten Teile hat den Einsatz von FDM-Druckern begrenzt, da für professionelle Anwendungszwecke wie bei biokompatiblen Materialien in der Zahntechnik wiederholbare Ergebnisse von hoher Präzision unerlässlich sind. Hinzu kommen die Anforderungen der Schmuckherstellung und der Millifluidik, bei denen filigrane Details gefertigt werden müssen.

Der 3D-Druck ermöglicht eine Bauteilherstellung unabhängig komplexer Geometrien mit einer bereits sehr großen Materialauswahl unterschiedlichster Werkstoffeigenschaften. Wir bieten dazu zwei Verfahrenstechniken.

  1. Stereolithografie (SLA)
  2. Fused Deposition Modeling (FDM)

Stereolithografie (SLA)

Die Stereolithografie gehört zu einer Familie von additiven Fertigungstechnologien, die allgemein als 3D-Druck aus Harz bekannt ist. Diese Maschinen sind alle nach dem gleichen Prinzip aufgebaut und verwenden eine Lichtquelle – einen Laser oder Projektor -, um flüssiges Harz in ausgehärteten Kunststoff zu transformieren. Die wichtigste physikalische Unterscheidung liegt in der Anordnung der Kernkomponenten wie der Lichtquelle, der Bauplattform und des Harztanks.

SLA-Teile haben die höchste Auflösung und Genauigkeit, die schärfsten Details und die glattesten Oberflächengüten aller 3D-Drucktechnologien, aber der Hauptvorteil der Stereolithografie liegt in ihrer Vielseitigkeit.

Materialhersteller haben innovative SLA-Harzformulierungen mit einem breiten Spektrum optischer, mechanischer und thermischer Eigenschaften entwickelt, die denen von Standard-, technischen und industriellen Thermoplasten entsprechen.

Fused Deposition Modeling (FDM)

Die Schmelzschichtung ist die am weitesten verbreitetste Form des 3D-Drucks auf Verbraucherebene, getragen durch das Auftreten von 3D-Druck auf Hobbyniveau. FDM 3D-Drucker erzeugen Teile durch das Schmelzen und Extrudieren von thermoplastischen Filamenten, bei dem eine Druckdüse Schicht um Schicht im Aufbaubereich aufträgt.

FDM arbeitet mit einer Reihe von Standard-Thermoplasten, wie ABS, PLA und deren unterschiedlichen Mischungen. Diese Technik eignet sich gut für Proof-of-Concept-Modelle sowie schnelle und kostengünstige Protypenerstellung einfacher Bauteile, sowie von Teilen, die in der Regel maschinengefertigt werden.

FDM bietet die niedrigste Auflösung und Genauigkeit im Vergleich zu SLA und SLS und stellt keine ideale Option für den Druck von komplexen Designs oder Teilen mit komplizierten Eigenschaften dar. Oberflächen mit höherer Qualität lassen sich gegebenenfalls durch chemische und mechanische Polierprozesse erzielen. Industrielle FDM 3D-Drucker setzen auflösbare Stützen zur Milderung einiger dieser Probleme ein und bieten eine breite Palette von technischen Thermoplasten, dies jedoch zu einem hohen Preis.

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