Stereolithographie (SLA) 3D-Druck: Technologie-Übersicht

Dieser Artikel fasst alles zusammen, was Sie über Stereolithographie wissen müssen: Wie die Technologie funktioniert, welche Materialien kompatibel sind und welche Vorteile und Nachteile SLA als 3D-Druckverfahren mit sich bringt.

Stereolithographie (SLA) gehört zu den 3D-Druckverfahren, die lichthärtende Kunststoffe (Photopolymere) zur Fertigung von Teilen nutzen. SLA ist eine leistungsstarke 3D-Drucktechnologie, die extrem genaue und hochaufgelöste Teile herstellen kann. Die mit SLA gefertigten Teile können direkt zur Endanwendung, zur Kleinserienproduktion oder im Rapid Prototyping eingesetzt werden.

Wie funktioniert Stereolithographie?

Ein SLA-Drucker besteht aus vier Hauptkomponenten:

  • Ein mit einem Flüssigharz gefüllter Behälter. Als Flüssigharz wird normalerweise ein klarer, flüssiger Kunststoff verwendet.
  • Eine perforierte Plattform, die in den Harzbehälter getaucht wird. Diese Plattform kann während des Druckvorgangs in Z-Richtung angehoben oder abgesenkt werden.
  • Ein UV-Hochleistungslaser
  • Eine Computer-Steuereinheit, die sowohl die Bewegung der Plattform als auch die des UV-Lasers regelt.
SLA 3D Printing process
SLA 3D-Druckverfahren

Nachdem das CAD-Modell in das System geladen wurde, läuft das Stereolithografie 3D-Druckverfahren folgendermaßen ab:

  • Schritt 1 – Der UV-Laser zeichnet die erste Schicht des Modells auf dem lichthärtenden Kunststoff auf. An den Stellen, die durch den Laser getroffen werden, härtet das Photopolymer aus. Die Bewegung des  Laserstrahls fährt hierbei die Koordinaten entsprechend des Designs ab.
  • Schritt 2 Nachdem die erste Schicht abgeschlossen wurde, fährt die Plattform um die Schichtdicke (ca. 0,1 mm) nach oben, damit zusätzliches Harz unter die bereits gedruckte Schicht fließen kann. Der Laser härtet anschließend die nächste Schicht aus. Der Vorgang wird so lange wiederholt, bis das gesamte Teil gedruckt wurde. Das Harz, das nicht durch den Laser getroffen wurde, bleibt zurück und kann später wieder verwendet werden.
  • Schritt 3 – Nachdem das Teil gedruckt wurde, fährt die Plattform aus dem Harzbehälter heraus und das übrige Harz wird abgelassen. Anschließend wird der Druck von der Plattform genommen, überschüssiges Harz wird mit Alkohol abgewaschen und der Druck wird zur Endaushärtung in einen UV-Ofen gebracht. Durch diese Endaushärtung erreicht das Teil die bestmögliche Festigkeit und eine erhöhte Stabilität.
  • Schritt 4 – Stützstrukturen werden bei der Nachbearbeitung entfernt.

Materialien für den SLA 3D-Druck

Zu den beliebtesten Materialien, die Xometry für SLA anbietet, gehören:

  • Starre Kunststoffe: Zum Beispiel ABS SL 7820, PC – Like Heat Resist Translucent, Xtreme Polypropylene…
  • Silikone: Zum Beispiel True Silicone

SLA ABS-like White

SLA Industrial Transparent, ABS-like

SLA Industrial Grey, ABS-like

SLA Industrial Black

SLA Standard Heat resistant, PC-like

Vorteile der Stereolithographie

Die Stereolithographie ist eine der zuverlässigsten und genauesten 3D-Druckverfahren für die Prototypenentwicklung und für industrielle Anwendungen mit hoher Auflösung. Sie besitzt eine Reihe von Vorteilen, die es von anderen 3D-Druckverfahren abhebt.

SLA kann kleinste Merkmale anfertigen und bietet eine hohe Präzision

Die Schichtdicken, die sich mit Stereolithographie erzeugen lassen, sind besonders klein (0,05 bis 0,10 mm). In Kombination mit einem sehr dünnen Laserstrahl lassen sich daher äußerst komplexe Merkmale mit einem sehr realistischen Finish anfertigen. Außerdem ist es möglich, sowohl kleine Teile mit hoher Auflösung, als auch größere Teile mit bis zu zwei Metern länge mit hoher Präzision und engen Toleranzen herzustellen.

Stereolithographie eignet sich für komplexe Designs

Obwohl bei der Stereolithographie Stützstrukturen zum Einsatz kommen, ist sie ein gutes Verfahren zur Fertigung komplexer Designs. Dies liegt daran, dass bei SLA im Gegensatz zu SLS und MJF Harze und keine Pulver zum Einsatz kommen. Der Einsatz von Harzen verleiht dem Design eine gewisse Fluidität und erleichtert so die Herstellung komplexer interner Merkmale.

SLA-Teile haben eine glatte Oberfläche

Da Stereolithographie Harz verwendet, weisen die gefertigten Teile eine glasähnliche Oberfläche auf und können normale Prototypen, die mittels MJF oder SLS gefertigt werden, problemlos ersetzen. Aufgrund der hervorragenden Oberflächengüte und der hohen Auflösung sind sowohl die externen als auch internen Merkmale perfekt sichtbar. Dies ist auch bei funktionalen Prototypen vorteilhaft, um sich einen allgemeinen Überblick zu verschaffen.

3D printing SLA gray part
3D printing SLA gray part

Keine Materialverschwendung mit SLA

Übriges Harz kann nach dem Druck abgelassen und wiederverwendet werden, ohne Material zu verschwenden. Der bei SLA entstehende Materialabfall ist vernachlässigbar und auch ein entscheidender Faktor bei der Wahl der Stereolithographie als kostengünstige Alternative bei 3D-Druck-Projekten.

SLA-Teile sind lebensmittelecht und bioverträglich

Einige der Harze, die mit Stereolithographie verwendet werden können (z.B. True Silicone), sind biokompatibel und stellen damit einen der wichtigsten Vorteile der SLA dar. Bei anderen Fertigungsverfahren wie z.B. MJF stehen keine lebensmittelechten oder bioverträglichen Materialien für den 3D-Druck zur Auswahl. Daher ist die Stereolithographie eine der besten Druckverfahren zur Fertigung von medizinischen Implantaten oder Lebensmittelbehältern.

Nachteile und Grenzen der Stereolithographie

Begrenzte Auswahl an SLA-kompatiblen Druckmaterialien

Die Stereolithographie besitzt keine so große Materialauswahl wie FDM. Selbst innerhalb der Werkstoffgruppe der Harze ist SLA nur mit duroplastischen Harzen kompatibel und daher hinsichtlich der Materialauswahl sehr eingeschränkt.

Stereolithographie ist relativ kostenintensiv 

Stereolithographie ist teurer als Fertigungsverfahren wie MJF und FDM, die ebenfalls in der Prototypenentwicklung weit verbreitet sind. Der Preisunterschied liegt hauptsächlich an den teureren photochemischen Verfahren und Werkstoffen.

SLA-Materialien haben schlechtere mechanische Eigenschaften

Die meisten Standard-Harze sind gut für filigrane, detaillierte Strukturen, die hauptsächlich zu Ausstellungszwecken, z.B. bei Prototypen, verwendet werden. SLA-Harze sind hinsichtlich ihrer Festigkeit und ihren mechanischen Eigenschaften nicht vergleichbar mit MJF Filamenten wie PC, Nylon, PETG oder widerstandsfähigen FDM-Materialien. Daher wird SLA für Anwendungen mit starken oder zyklischen Belastungen nicht empfohlen.

SLA besitzt ein geringes Bauvolumen

Harze für den SLA 3D-Druck sind normalerweise teurer und produzieren pro Materialeinheit weniger Teile als FDM 3D-Druckverfahren mit Filament und MJF mit Pulvern. Im Vergleich mit FDM 3D-Druckern besitzen Stereolithographie-Drucker normalerweise ein kleineres Bauvolumen und werden aufgrund des vergleichsweise hohen Zeitaufwands und der Fertigungskosten nicht für die Serienfertigung empfohlen.

Xometry SLA 3D-Druck-Service

Xometry Europe bietet Dienstleistungen im Bereich Stereolithographie für den 3D-Druck on-demand an, von der Prototypenentwicklung bis hin zur Serienproduktion. Mit einem Netzwerk aus mehr als 2.000 Partnern in ganz Europa ist Xometry in der Lage SLA 3D-Druckteile in bis zu 3 Tagen zu liefern. Laden Sie Ihre CAD-Dateien auf unserer Plattform für Sofortangebote hoch, um innerhalb von Sekunden ein Angebot mit verschiedenen Fertigungsoptionen für Ihren SLA 3D-Druck zu erhalten.

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