Der Harzdruck eröffnet Ingenieuren, Designern, Künstlern und Bastlern neue Möglichkeiten, hochwertige, detailreiche Objekte mit einer glatteren Oberfläche herzustellen, die mit filamentbasierten FDM-Druckern (Fused Deposition Modeling) nicht erreichbar ist. Beim Harz-3D-Druck wird flüssiges Harzmaterial verwendet, das unter UV-Licht aushärtet, um Objekte zu erzeugen.
In diesem Artikel konzentrieren wir uns hauptsächlich auf den gängigen Desktop-Harz-3D-Druck und gehen auf dessen Vorteile, Anwendungen, Druckverfahren und Nachteile ein. Egal, ob Sie ein erfahrener Profi oder ein begeisterter Anfänger in der 3D-Drucktechnologie sind, wir möchten Ihnen wertvolle Einblicke geben.
Was ist Harz-3D-Druck?
Beim 3D-Druck mit Harzen handelt es sich um ein Fotopolymer, das auch als Stereolithografie (SLA) oder Digital Light Processing (DLP) bezeichnet wird. Kleine Unternehmen oder Bastler nutzen häufig die Flüssigkristallanzeige (LCD). Diese reagiert auf Licht oder verfestigt sich bei Lichtkontakt, wodurch die schichtweise Aushärtung eines flüssigen Fotopolymerharzes mittels UV-Licht ermöglicht wird.
Während ein DLP-Projektor ein UV-Lichtmuster auf die gesamte Harzschicht projiziert und diese gleichzeitig aushärtet, verfestigt SLA das Harz selektiv, indem es die Form des Objekts auf die Harzoberfläche zeichnet. Die Bauplattform wird nach dem Trocknen jeder Schicht abgesenkt, und der Vorgang wird wiederholt, bis das gesamte Objekt fertig ist. Das Endprodukt wird anschließend nachbearbeitet, um überschüssiges Harz zu entfernen und das Material durch Waschen und Aushärten zu härten.
Beim LCD-Harzdruck verfestigt ultraviolettes Licht das Bild und erzeugt so die Schicht in der Harzschicht. LCD-Drucker können zudem jede Schicht auf einmal drucken und bieten dadurch den gleichen Geschwindigkeitsvorteil wie DLP-Drucker. Druckgröße und -qualität werden jedoch durch die Auflösung, Größe und Pixeldichte des LCD-Panels begrenzt.
Der Harzdruck dauert in der Regel länger, liefert aber hochwertigere und detailreichere Drucke. Es gibt drei Hauptvarianten :
- Stereolithografie (SLA)
- Digitale Lichtverarbeitung (DLP)
- Flüssigkristallanzeige (LCD), auch maskierte Stereolithographie (MSLA) genannt
Quelle: Weerg
Die wichtigsten Vorteile des Harz-3D-Drucks
Der Harz-3D-Druck wird von vielen 3D-Druck-Enthusiasten und -Profis aufgrund seiner außergewöhnlichen Detailgenauigkeit, Präzision und glatten Oberfläche bevorzugt. Zu den wichtigsten Vorteilen gehören:
- Tolle Details. Fotopolymere werden als Flüssigkeit in einen Drucker geladen, wodurch sie sich leichter in komplizierte Geometrien bringen lassen als geschmolzene Kunststoffe.
- Glatte Oberfläche. Obwohl beim Harzdruck immer noch Schichtlinien vorhanden sind, sind diese vergleichsweise klein und nahezu unsichtbar, insbesondere bei bestimmten Harzfarben.
- Große Materialvielfalt. Das Marktangebot an Harzen deckt alle gängigen Anwendungen und Bedürfnisse ab und wächst stetig. Jedes Photopolymerharz besteht aus den für die Reaktion notwendigen Komponenten und Additiven wie Farbstoffen und bietet sowohl optische als auch funktionale Verbesserungen.
- Schnelles Drucken. Der 3D-Druck mit Harz bietet Rapid-Prototyping-Funktionen, sodass Designer und Ingenieure ihre Entwürfe schnell iterieren und testen können.
- Geringere Kosten. Dank verbesserter 3D-Drucktechnologie ist der Harzdruck kostengünstiger als je zuvor, insbesondere für individuelle Zahnprothesen und Urmodelle für Schmuck.
Anwendungen für den 3D-Harzdruck
Dank der Variabilität und Flexibilität von Harz gibt es eine große Auswahl an Materialien und Technologien, die für viele Branchen und Aufgaben geeignet sind.
Harz-3D-Druck eignet sich ideal für Anwendungen, bei denen hohe Detailgenauigkeit, feine Oberflächenbeschaffenheit und komplexe Geometrien entscheidend sind. So können Sie Ihre Ideen in greifbare Objekte umsetzen. Er wird häufig in Branchen wie Schmuck, Zahnmedizin, Maschinenbau, Miniaturen, Spielfiguren und mehr eingesetzt. Filamentbasierter 3D-Druck hingegen eignet sich für Rapid Prototyping, Funktionsteile und größere Projekte in Branchen wie der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Konsumgüterindustrie.
Harz-3D-Druckverfahren
1. Verwenden einer Slicing-Software.
Sobald das 3D-Modell erstellt ist, muss es zur Druckvorbereitung an eine Slicing-Software übertragen werden. Diese Slicing-Software verwendet Algorithmen, um basierend auf dem gewählten Druckverfahren und Material einzelne Schichten des 3D-Modells zu erstellen. Je detaillierter das Objekt, desto mehr Schichten erhält es.
Viele Slicing-Softwareoptionen wie Lychee und CHITUBOX bieten eine intuitive Benutzeroberfläche und erweiterte Funktionen wie die automatische Support-Generierung und Fernüberwachung, um selbst komplexeste Aufgaben zu vereinfachen. Sie erleichtern die Skalierung vom Prototyping bis zur Serienproduktion, indem sie Tausende von Schichten slicen, Supports generieren, den Build-Prozess simulieren und validieren und anschließend die Datei für den 3D-Drucker erstellen.
2. Drucken Sie das Objekt
Sobald die Slicing-Software ihre Arbeit abgeschlossen hat, ist es an der Zeit, das 3D-Modell auf einem 3D-Drucker (wie Formlabs , Elegoo , Creality , Anycubic und Phrozen ) auszudrucken. Wir gießen das Harz in einen Behälter und platzieren die Bauplattform.
Der 3D-Drucker härtet das Harz anschließend mithilfe einer Lichtquelle Schicht für Schicht aus, bis das gewünschte Objekt vollständig gedruckt ist. Der Druckvorgang erfolgt vollautomatisch. Sobald Sie auf „Drucken“ klicken, können Sie den Vorgang beenden und mit einem fertigen Teil weiterarbeiten. Dies steigert die Produktivität der Mitarbeiter erheblich.
Beachten Sie, dass verschiedene Harzdrucktechnologien unterschiedliche Aushärtezeiten sowie unterschiedliche Temperatur- und Druckanforderungen haben. Wir empfehlen Ihnen, sich an Ihren Druckerhersteller und Materiallieferanten zu wenden, um Empfehlungen und Einstellungsvorschläge zu erhalten.
3. Nachbearbeitung
In diesem Schritt wird überschüssiges Material (Stützmaterial) vom Druck entfernt und sichergestellt, dass er optisch ansprechend ist. Außerdem werden raue Kanten abgeschliffen und Farbe oder Beschichtungen für eine bessere Haltbarkeit aufgetragen. Obwohl dieser Schritt für einen beeindruckenden 3D-Druck unerlässlich ist, kann er zeitaufwändig sein. Abschließend können Sie den Druck wie vorgesehen mit UV-Licht aushärten.
Nachteile des Harzdrucks
Hier sind einige der Nachteile des Harzdrucks:
- Begrenzte Druckgröße. Die maximale Größe eines Objekts, das mit einem Harz-3D-Drucker gedruckt werden kann, ist normalerweise kleiner als bei einem FDM-Drucker (Fused Deposition Modeling).
- Komplexes Verfahren. Obwohl hohe Auflösungen möglich sind, hängt das Endergebnis vom Teiledesign, den Slicer-Einstellungen, dem Harz und der Nachbearbeitung ab.
- Giftige Bestandteile . Beim Drucken setzt das verwendete Harz giftige Dämpfe frei, die bei unzureichender Belüftung gefährlich sein können.
- Obligatorische Nachbearbeitung. Das Objekt muss gewaschen, getrocknet und ausgehärtet werden, bevor es wirklich fertig ist. Dieser Prozess kann chaotisch und zeitaufwändig sein.
- Begrenzte Haltbarkeit. Aufgrund der begrenzten Haltbarkeit des Harzes und der Möglichkeit einer Verschlechterung im Laufe der Zeit fallen die Drucke möglicherweise nicht wie erwartet aus, was zu einer Ressourcenverschwendung führt.
- Viele Stützstrukturen. Der Harzdruck erfordert mehr Stützstrukturen, was bei unsachgemäßer Handhabung das Erscheinungsbild der Miniatur beeinträchtigen kann.
- Höhere Kosten. Im Vergleich zu FDM sind die Kosten für den Harzdruck viel höher.
Sicherheitshinweise zum 3D-Druck mit Harz
Die meisten Harze sind giftig, daher ist Vorsicht beim Umgang mit Harz geboten. Hier sind einige Sicherheitstipps für den 3D-Druck mit Harz:
1. Verwenden Sie einen belüfteten Raum
Aufgrund der im Druckprozess verwendeten Materialien sollten Bauherren den 3D-Drucker in einem gut belüfteten Bereich aufstellen oder einen geschlossenen 3D-Drucker mit integriertem Belüftungssystem verwenden.
2. Vermeiden Sie direkten Kontakt mit ungehärtetem Harz
Nicht ausgehärtetes Harz kann bei Kontakt mit Haut und Augen schädlich sein. Tragen Sie beim Arbeiten mit nicht ausgehärtetem Harz oder beim Reinigen von 3D-gedruckten Teilen stets Schutzhandschuhe, Augenschutz und eine Maske.
Inslogic Fotopolymerharze Kompatibel mit LCD-, SLA- und DLP-3D-Druckern im Wellenlängenbereich von 385–405 nm. Wir möchten Ihr nächstes Projekt mit unserer Harz-3D-Drucklösung optimieren, die geruchsarme, präzise und schrumpfungsarme Kollektionen liefert. Wir empfehlen Ihnen dringend, vor dem Drucken das Sicherheitsdatenblatt (SDB) jedes Produkts zu lesen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich die Welt des 3D-Drucks mit der Harz-3D-Drucktechnologie erweitert hat. Angesichts des technologischen Fortschritts ist klar, dass der Harz-3D-Druck die Zukunft des Prototypings, der Produktentwicklung und des kreativen Ausdrucks entscheidend prägen wird. Das Verständnis der Nuancen des Harzdrucks eröffnet Ihnen eine Welt voller Möglichkeiten für Innovation und Kreativität und erweckt Ihre Ideen zum Leben.
