SLA 3D-Druck: Desktop vs. Industrielle Drucker

In diesem Artikel werden die wichtigsten Marktsegmente des SLA 3D-Drucks miteinander verglichen: Desktop-Druck für Endverbraucher und industrieller 3D-Druck für den professionellen Einsatz.
SLA 3D printed parts

Stereolithografie (SLA) gehört zu den 3D-Druckverfahren, die lichthärtende Kunststoffe (Photopolymere) zur Fertigung von Teilen nutzen. SLA ist ein leistungsstarkes additives Fertigungsverfahren, das extrem genau und hochaufgelöst Teile herstellen kann. Die mit SLA gefertigten Teile können direkt zur Endanwendung, in der Kleinserienproduktion oder im Rapid Prototyping eingesetzt werden. Der größte Vorteil der Stereolithografie liegt in der geringen Materialverschwendung und der Herstellung von Teilen mit glattem Oberflächenfinish ohne zusätzlicher Nachbearbeitung.

Heute findet das SLA-Fertigungsverfahren in unterschiedlichen Bereichen Anwendung und wird sowohl von Endverbrauchern als auch im industriellen 3D-Druck eingesetzt.

Stereolithography 3d printer creates small detail and liquid drips
Stereolithographie 3D-Drucker können sehr feine Merkmale erzeugen

Desktop 3D-Druck

Der Desktop 3D-Druck richtet sich mit seinen kleinen Druckern vor allem an Hobbyanwender und kleine Fertigungsdienstleister. Die Drucker sind nicht sehr teuer und besitzen einen relativ kleinen Bauraum. Damit können Amateur- und Hobbyanwender mit ihren CAD-Designs experimentieren und detaillierte Prototypen herstellen.

Leistungsmerkmale

  • Preis: Die Drucker sind schon ab 300€ erhältlich. Im Vergleich mit FDM und MJF, die ebenfalls hauptsächlich zur Prototypenentwicklung verwendet werden, ist SLA relativ teuer aber bietet eine gute Detailauflösung.
  • Bauraum: Diese 3D-Drucker sind dafür ausgelegt kleine Teile in geringer Stückzahl herzustellen. Daher kann man sie auch als Mini-Version der industriellen Drucker betrachten. Die Größe der gedruckten Teile liegt normalerweise um 145 X 145 x 175 mm und damit im mittleren Bereich.
  • Materialien: Obwohl diese Drucker vergleichsweise klein sind, können sie auch Materialien wie z.B. Harze zur Herstellung durchsichtiger, widerstandsfähiger, zahnmedizinischer und flexibler Teile einsetzen. Die gängigsten Materialien für den Desktop 3D-Druck sind PC-ähnlich, ABS-ähnlich und EPU-Harze. Viele günstige Materialien sind zu einem Preis um 15€ je 500 ml erhältlich. 
  • Auflösung: Die normale Auflösung eines Desktop 3D-Druckers ist für diesen Preis hervorragend und die Schichtdicke beträgt ca. 25-200 Mikrometer. Die Reproduzierbarkeit schwankt hier deutlich.
  • Gewicht: Ein SLA Desktop 3D-Drucker wiegt weniger als 10 kg und ist daher ein leicht portables Gerät.

Anwendungen

Im Allgemeinen sind Desktop SLA 3D-Drucker weder leistungsfähig noch effizient genug, um sie im Rapid Prototyping für industrielle Zwecke einsetzen zu können. Dennoch können damit Teile hergestellt werden, die als Zahnimplantate, flexible und widerstandsfähige Teile eingesetzt werden können. Die Auflösung der Desktop SLA-Drucker ist im Vergleich mit den industriellen 3D-Druckern niedrig. Daher werden für die Umsetzung komplexe Designs zusätzliche Nachbearbeitungsschritte notwendig. Die Fertigstellung dieser komplexen Teile kann dann mehrere Stunden dauern.

Aufgrund der Einschränkungen hinsichtlich des Bauraums und der langen Druckdauer eignen sich diese 3D-Drucker vor allem für den Einsatz zu Hause.

Upper and lower jaws dental bridge printed on a Stereolithography 3D printer
Zahnbrücken für Ober- und Unterkiefer, hergestellt mit einem Stereolithografie 3D-Drucker

Einschränkungen

  • Kleiner Bauraum: Der Bauraum von Desktop 3D-Druckern übersteigt selten 150 x 150 x 150 mm. Daher ist der Anwendungsbereich auf kleine Objekte beschränkt.
  • Geringe Reproduzierbarkeit: Desktop 3D-Drucker drucken normalerweise mit einer hohen Auflösung und sind hier fast mit industriellen Geräten vergleichbar, aber sie können hinsichtlich der Reproduzierbarkeit der hohen Auflösung nicht mithalten. 
  • Begrenzte Materialauswahl: Die Desktop 3D-Drucker sind mit einer kleineren Auswahl verschiedener Materialien kompatibel.
  • Niedrige Druckgeschwindigkeit: Die langsame Druckgeschwindigkeit und das häufige Auftreten von Fehlern gehört zu den größten Herausforderungen für den breiten Einsatz des 3D-Drucks.
  • Niedrige Genauigkeit: Obwohl die Genauigkeit der Desktop SLA 3D-Drucker mit jeder neuen Generation verbessert wird, kann sie nicht mit der Genauigkeit professioneller 3D-Drucker mithalten. Das schränkt die Komplexität der damit umsetzbaren Modelle ein.

Industrieller 3D-Druck 

Der industrielle 3D-Druck ist das professionelle Gegenstück zum 3D-Druck für Privatanwender. Industrielle SLA-Drucker zeichnen sich durch ihren großen Bauraum und die hohen Genauigkeit aus, mit der sie Teile drucken können.

Leistungsmerkmale 

  • Preis: Professionelle SLA 3D-Drucker werden für die Herstellung verschiedenster industrieller und medizinischer Teile eingesetzt. Sie müssen außerdem in der Lage sein, große Baugruppen effizient und mit höchster Präzision zu drucken. Daher sind diese Drucker teuer. Das Druckmaterial ist ebenfalls kostspielig, was dazu führt, dass jedes Projekt mit industriellem 3D-Druck mindestens 10 Mal teurer wird als der Heimanwender-Druck.
  • Baumraum: Das verfügbare Bauvolumen spielt eine große Rolle bei professionellen 3D-Druckern, da dies die maximalen Abmessungen des größten umsetzbaren Einzelteils festlegt. Große Baugruppen lassen sich mit professionellen 3D-Druckern problemlos herstellen. Der Bauraum ist sehr groß und variiert je nach Drucker ab 2100 x 800 x 700 mm.
  • Materialien: Industrielle SLA-Drucker besitzen eine deutlich größere Materialauswahl als Desktop SLA-Drucker. Die meisten Hersteller industrieller 3D-Drucker besitzen ein eigenes Portfolio aus speziell dafür entwickelten und rechtlich geschützten Materialien. Diese große Bandbreite an verfügbaren Materialien ermöglicht den Kunden das beste Material für ihre jeweiligen Anforderungen auszuwählen. Dieses Sortiment enthält alle Materialien der Desktop-Drucker und viele weitere Materialien wie True Silicone und spezielle Industrie-Harze.
  • Auflösung: Die Auflösung bezieht sich normalerweise auf die Mindestschichtdicke. Sie ist ein entscheidender Parameter bei professionellen Anwendungen. Professionelle Drucker können mit Auflösungen von bis zu 50-100 Mikrometern drucken. High-end 3D-Drucker können sogar Schichten mit einer Dicke von nur 25 Mikrometer erzeugen

Anwendungen

Industrielle SLA-Drucker sind die erste Wal für Anwendungen, bei denen es vor allem auf Präzision und eine glatte Oberflächenbeschaffenheit ankommt. Außerdem ermöglicht der große Bauraum die Herstellung von großen Maschinenteilen. Zu den gängigsten Anwendungen des industriellen SLA gehören:

Allgemeine Anwendungen

  • CAD Testmodelle für ästhetische Studien und Machbarkeitsstudien
  • Modelle für Tests im Windkanal
  • Funktionsfähige Prototypen zur Überprüfung der Form und Passform
  • Transparente Teile
  • Komplexe Baugruppen
  • Große Serien
  • Flexibilisierte Massenproduktion
Transparent part printed via SLA 3D Printing
Transparentes Teil hergestellt mit SLA 3D-Druck

Werkzeuge und Muster

  • Spritzgießwerkzeuge, Gussformen und Formwerkzeuge
  • Feingussteile
  • Montagevorrichtungen (maßgefertigt)
  • Urmodelle für Vakuumgießen

Medizinische und biokompatible Werkstoffe

  • Chirurgische Instrumente/Werkzeuge
  • Zahntechnische Produkte
  • Hörgeräte
  • Lebensmittelverträgliche Produkte

Einschränkungen

Teurer Druck

Die hohe Kosten des Drucks entstehen aus den hohen Gerätepreisen und den teuren Druckmaterialien. Andere Fertigungsverfahren wie z.B. SLS erreichen fast das gleiche Preisniveau und sind mit anderen Materialien kompatibel.

SLA parts
Gute industrielle Drucker können das gleiche Teil mehrfach herstellen

Der größte Unterschied zwischen Desktop und industriellen SLA-Druckern

Der größte Vorteil industrieller Geräte liegt in der hohen Präzision und den engen erreichbaren Toleranzen. Ein guter industrieller Drucker kann das gleiche Teil mehrfach wiederholt drucken und in jedem Durchgang das gleiche Ergebnis erzielen. Der Hauptgrund, warum Unternehmen riesige Summen für professionelle SLA-Drucker ausgeben liegt darin, dass sie konsistente und zuverlässige Geräte benötigen.

Desktop-Drucker können zwar ebenfalls hohe Auflösungen erreichen, sind jedoch deutlich inkonsistenter. Daher können die ersten gedruckten Teile deutlich von den darauffolgenden abweichen.

Fazit

Die folgende Tabelle liefert eine kompakte Übersicht der beiden Druckertypen.

Desktop 3D-Druck Industrieller 3D-Druck
Anschaffungspreis Drucker €€€€
Bauraum 145 X 145 x 175 mm 2100 x 800 x 700 mm
Auflösung ~25-200 Mikrometer ~25-100 Mikrometer
Geschwindigkeit Mittel Hoch
Genauigkeit Mittel Hoch

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