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SLA 3D-Drucker im Einsatz
Additive Fertigungsverfahren im Detail

SLA und DLP im 3D-Druck Vergleich: Welches Verfahren eignet sich besser für Ihre Anwendungen?

Die Stereolithographie und das Digital Light Processing sind zwei ähnliche 3D Druck Verfahren, die sich allerdings in wesentlichen Details voneinander unterscheiden. Die unterschiedlichen Eigenheiten beider Druckverfahren haben dabei ihre ganz eigenen, individuellen Vorteile. Erfahren Sie in diesem Beitrag, wo genau die Unterschiede zwischen Stereolithographie (SLA) und Digital Light Processing (DLP) liegen, was Sie in Sachen Druckqualität erwarten können und welches Verfahren für Ihren Anwendungsbereich besser geeignet ist.

Ähnliche 3D-Druck Verfahren, die sich im Detail unterscheiden

Stereolithographie (SLA)

Anwendungen:

  • Rapid Prototyping, funktionaler Prototypenbau
  • Modellbau
  • Anschauungs- oder Ausstellungsmodelle
  • Designgegenstände

 

Vorteile:

  • Glatte Oberflächen
  • Hohe Genauigkeit
  • Geringe Toleranzen
  • Sehr kleine, feine Bauteile herstellbar
  • Hochtransparente Bauteile möglich

Digital Light Processing (DLP)

Anwendungen:

  • Prototypen
  • Ersatzteile
  • Spritzguss-Tiefziehformen
  • Additive Serienfertigung im Bereich 100 bis 1000+ Stück

 

Vorteile:

  • Sehr gute Oberflächenqualität
  • Hohe Detailgenauigkeit
  • Auch ausgehöhlte Bauteile druckbar
  • Große Materialvielfalt
  • Hohe Druckgeschwindigkeit
  • Schnell verfügbare Ergebnisse
  • Günstiger Stückpreis

So funktionieren die additiven Fertigungstechnologien im Detail

Der SLA 3D Druck

Die Stereolithographie ist nicht nur das älteste, sondern nach wie vor eine der präzisesten 3D-Druckverfahren. Bereits 1984 wurde der SLA 3D Druck von Charles Hull erfunden. Bei dem SLA-Verfahren werden flüssige Photopolymere in Form eines Harzes durch einen Laserstrahl ausgehärtet. Der Laser wird in der horizontalen Achse über eine Harzschale bewegt und verfestigt dabei Punkt für Punkt schichtweise das Material. Moderne SLA 3D-Drucker arbeiten dabei mit zwei unterschiedlichen Ansätzen:

 

  • Die Plattform mit der Harzschale wird mit jeder neuen Schicht auf der Z-Achse nach unten bewegt – der Laser arbeitet hier von oben nach unten.
  • Die Plattform wird mit jeder neuen Schicht auf der Z-Achse nach oben bewegt – hier arbeitet der Laser von unten nach oben. Dabei wird das Bauteil auf dem Kopf überhängend gedruckt.

Das SLA Druckverfahren ermöglicht extrem glatte Oberflächen und dünnste Schichten mit einer Dicke zwischen 0,05 und 0,01 mm. Neben der hohen Präzision ermöglicht dieses Druckverfahren auch die Erstellung von Modellen aus Verbundwerkstoffen oder die Kombination harter und weicher Materialien.

 

Der DLP 3D Druck

Auch der DLP-Druck ist ein „altes“ Verfahren, das in den 1980er Jahren aus der Bildprojektionstechnik entstanden ist. Beim DLP 3D Druck, herstellerabhängig auch als LSPc (Lubricant-Sublayer-Photo-curing) bezeichnet, wird ein Projektor als Belichtungsmedium eingesetzt. Wie beim SLA-Verfahren auch, wird beim DLP 3D Druck flüssiges Photopolymer in einer Harzschale beleuchtet. Allerdings ermöglicht eine digitale Mikrospiegelvorrichtung zwischen Projektor und Oberfläche des Harzes eine hochgenaue Belichtung der gesamten Schicht in jedem Durchgang. Die einzeln steuerbaren, mikroskopisch kleinen Spiegel, die auf einem Halbleiterchip in Form einer Matrix auf der Vorrichtung installiert sind, steuern das Licht extrem genau, so dass das Harz mit absoluter Präzision ausgehärtet wird.

 

Die additiven Fertigungsverfahren im direkten Vergleich

Auch wenn sich die Druckprozesse von SLA und DLP ähneln und beide Verfahren 3D-Drucke mit feinsten Details und glatten Oberflächen liefern, so bestehen im direkten Vergleich doch deutliche Unterschiede, die bei der Wahl des geeigneten Druckverfahrens für eine bestimmte Anforderung ausschlaggebend sind.

 

 

 

Auswirkungen der Technologie-Unterschiede auf die zu druckenden Bauteile

 

Die Auflösung

Im 3D Druck wird bei der Auflösung zwischen zweidimensionalen Flächendimensionen (X- und Y-Achse) und der Schichtdicke in der Z-Achse unterschieden. Sowohl SLA als auch DLP bieten in der Z-Achse die feinsten Auflösungen und somit die dünnsten Schichten aller 3D-Druckverfahren. Erzielbare Auflösungen liegen sowohl bei SLA als auch DLP im Bereich zwischen 25 und 300 Mikrometern.

 

Unterschiede finden sich in der Auflösung der X- und Y-Achsen. Beim DLP-Druck ist die Auflösung abhängig von der Auflösung des Projektors sowie dessen Abstand zum sogenannten optischen Fenster. Der Projektor gibt die Pixelgröße vor, mit der jede Schicht des zu druckenden Modells produziert wird. Die gängigste Auflösung liegt hier bei 1080p (Full HD). DLP 3D-Drucker bieten zumeist eine feste Auflösung für X und Y. Diese liegt im Bereich zwischen 35 und 100 Mikrometern.

 

Beim SLA-Druck wird die Auflösung der X- und Y-Achsen durch die Schrittweite des Laserstrahls und dessen Punktgröße definiert. Die Auflösung liegt im Bereich von 25 Mikrometern.

 

Die Geschwindigkeit der 3D-Drucker

In Sachen Druckgeschwindigkeit liegen die Vorteile eindeutig beim DLP-Druck. Während beim SLA 3D-Druck das Kunstharz Punkt für Punkt ausgehärtet wird, ermöglicht DLP den Druck einer kompletten Schicht. Dieser Vorteil lässt sich insbesondere für die Fertigung längerer Bauteile oder die wirtschaftliche Serienfertigung ausnutzen. Im direkten Vergleich ist DLP den entscheidenden Unterschied schneller, was das Verfahren optimal für die additive Serienfertigung geeignet macht.

 

Das Bauvolumen und die maximale Grösse

Sowohl beim SLA 3D-Druck als auch beim DLP 3D-Druck wird das Bauvolumen immer durch die Größe des Tanks limitiert, in dem sich das flüssige Harz befindet. Eine weitere Limitierung betrifft die sogenannte Abzugskraft. Je größer die zu druckenden Teile sind, desto höher sind die Kräfte, die bei der Ablösung der ausgehärteten Schicht vom Tank auf das gedruckte Objekt einwirken. Bezüglich des maximalen Bauvolumens liegt das SLA Verfahren vor der DLP Technologie. Auf Jellypipe ist somit im SLA ein Bauraum von bis zu 1500x750x550mm verfügbar, wobei im DLP das Maximum bei 380x200x310mm liegt. (Stand 03.03.2022)

 

Die Oberflächenqualität der additiv gefertigten Bauteile

Sowohl SLA als auch DLP gelten völlig zu Recht als die Druckverfahren mit der höchsten Oberflächenqualität. Unterschiede in der Oberflächengüte zeigen sich hier vor allem in kleinsten Details. So erscheinen bei DLP Drucken abgerundete Ecken oft „treppenförmig“ abgestuft. Der Grund hierfür liegt in der Drucktechnologie, die auf rechteckigen Pixeln – sogenannten Voxeln – basiert. Dennoch ist die Qualität der DLP-gedruckten Bauteile hoch und in etwa mit der Qualität aus dem konventionellen Spritzguss vergleichbar.

Druckbare Materialien für die 3D-Bauteile

Eine der wohl wichtigsten Auswahlkriterien bei der Entscheidung für oder gegen ein 3D-Druckverfahren sind die möglichen Materialien, aus denen ein gedrucktes Objekt angefertigt wird.

Einige mögliche Materialien, die mit dem SLA 3D-Druck verarbeitet werden können:

  • Accura 25:Das Material bietet hohe Detailauflösung bei gleichzeitig hoher Biege- und Stoßfestigkeit, eine glatte Oberfläche und eine sehr gute Lackierbarkeit.
  • ClearVue:(Bild) Das Material eignet sich für Anwendungen, bei denen Transparenz von entscheidender Bedeutung ist. ClearVue hat Polycarbonat-ähnliche Eigenschaften, ist bioverträglich und dentalkonform und ermöglicht den Druck von hochklaren, transluzenten Modellen.
  • Next: Das Material bietet ähnliche Eigenschaften wie ABS. Es ist hochfest, bringt eine hohe Härte mit und bietet Oberflächen ähnlich wie bei Thermoplasten.
  • Taurus: Das Material zeichnet sich durch hohe Stabilität und Temperaturbeständigkeit aus.
3D-Druck Material xABS Black DLP

Einige mögliche Materialien, die mit dem DLP 3D-Druck verarbeitet werden können:

  • KeyGuide:Biokompatibles Material, speziell für die Dentaltechnik. Das Material lässt sich polieren und im Autoclave sterilisieren.
  • xMED412: Das Material bietet eine hohe Schlagzähigkeit ähnlich Polypropylen. Es ist biokompatibel, gut polierbar mit durchsichtigem Finish und im Autoclave sterilisierbar.
  • xPEEK147: Dieses Material zeichnet sich durch eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit von bis zu 230° C aus. Der Kunststoff ist sehr dimensionsstabil und zeichnet sich durch gute Oberflächenqualitäten aus.
  • xCE-Black: Dieser Kunststoff bietet hohe Biegefestigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit.

Nachbearbeitungsaufwand der 3D-Druck Teile

Bei allen 3D-Druckverfahren mit Kunstharzen ist eine Nachbearbeitung der gedruckten Bauteile unumgänglich. Gerade bei sehr filigranen, feinen Modellen sind Stützstrukturen notwendig, die nach Aushärtung manuell entfernt werden müssen. Je nach gedrucktem Bauteil können die Nachbearbeitungs-Aufgaben recht umfangreich ausfallen – und sollten unbedingt von Experten ausgeführt werden! Sowohl im SLA als auch DLP-Druckverfahren müssen die gefertigten Teile nach dem Druck mit Isopropylalkohol oder Tripropylenglykolmonomethylether von anhaftendem Harz befreit und anschließend gründlich getrocknet werden. Je nach Einsatzbereich der gedruckten Teile stehen auch noch zusätzliche Schleifarbeiten sowie ein Grundieren und Lackieren an. Wir empfehlen dringend, die Nacharbeiten von Spezialisten ausführen zu lassen, um Schäden an den wertvollen Teilen zu vermeiden. Sprechen Sie uns hierzu einfach an – wir beraten Sie gerne.

 

 

Anwendungsbereiche der additiven Fertigungstechnologien

Die hohe Qualität der gedruckten Bauteile macht sowohl den SLA- als auch den DLP-Druck besonders für die Dental- und Schmuckindustrie interessant. In unserem Portfolio finden Sie spezielle Harze, die für den Einsatz in medizinischen Bereichen optimiert sind. Aber auch im Prototypenbau, im Bereich Luft- und Raumfahrt oder zur Herstellung von Spritzgussformen kommen SLA und DLP häufig zum Einsatz.

 

Fazit

Die Stereolithographie und das Digital Light Processing sind zwei der ältesten, aber auch präzisesten Verfahren im Bereich des 3D-Drucks. Der SLA-Druck eignet sich hervorragend für filigranste, kleine Prototypen oder Anschauungsmodelle, wohingegen der DLP-Druck seine Geschwindigkeitsvorteile gerade in der additiven Fertigung von Serienteilen voll ausspielen kann. Gerne beraten wir Sie ausführlich in einem persönlichen Gespräch zu den spezifischen Vorteilen beider Verfahren und dem passenden 3D-Druck für Ihren Anwendungsfall. Rufen Sie uns doch gleich einmal an oder schreiben Sie uns. Wir freuen uns bereits darauf, bald auch Sie von unserer Leistungsfähigkeit begeistern zu dürfen!

Autor

Markus Grimm
Chief Virtual Printfactory

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