Was ist Harz-3D-Druck?

Der Harzdruck eröffnet Ingenieuren, Designern, Künstlern und Bastlern neue Möglichkeiten, die hochwertige, detailreiche Objekte mit glatter Oberfläche herstellen möchten, die mit filamentbasierten FDM-Druckern (Fused Deposition Modeling) nicht erreicht werden können. Beim 3D-Harzdruck wird ein flüssiges Harzmaterial verwendet, das unter UV-Licht aushärtet, um Objekte zu erstellen.

In diesem Artikel konzentrieren wir uns hauptsächlich auf den gängigen 3D-Druck mit Desktop-Harz und gehen auf seine Vorteile, Anwendungen, Druckverfahren und Nachteile ein. Egal, ob Sie ein erfahrener Profi oder ein begeisterter Anfänger im Bereich 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 verwenden häufig die Flüssigkristallanzeige-Technologie (LCD). Diese reagiert auf Licht oder verfestigt sich bei Lichtkontakt, wodurch ein flüssiges Fotopolymerharz mithilfe von UV-Licht schichtweise ausgehärtet werden kann.

Während ein DLP-Projektor ein UV-Lichtmuster auf die gesamte Harzschicht projiziert und diese auf einmal aushärtet, verfestigt SLA das Harz selektiv, indem die Form des Objekts auf die Harzoberfläche übertragen wird. Die Bauplattform wird nach dem Trocknen jeder Schicht abgesenkt und der Vorgang wiederholt, bis das gesamte Objekt fertig ist. Das Endprodukt wird dann nachbearbeitet, um überschüssiges Harz zu entfernen und das Material zu härten, was Waschen und Aushärten umfasst.

Beim LCD-Harzdruck verfestigt ultraviolettes Licht das Bild und erzeugt die Scheibe in der Harzschicht. LCD-Drucker können außerdem jede Schicht auf einmal drucken, was ihnen den gleichen Geschwindigkeitsvorteil wie DLP-Drucker bietet. Druckgröße und -qualität sind jedoch durch die Auflösung, Größe und Pixeldichte des LCD-Bildschirms begrenzt.

Der Harzdruck dauert normalerweise länger, führt aber zu qualitativ hochwertigeren und detaillierteren Drucken. Es gibt drei Hauptvarianten :

• Stereolithografie (SLA)
• Digitale Lichtverarbeitung (DLP)
• Flüssigkristallanzeige (LCD), auch maskierte Stereolithografie (MSLA) genannt

Quelle: Weerg

Die wichtigsten Vorteile des 3D-Harzdrucks

Der 3D-Druck mit Harz wird von vielen 3D-Druck-Enthusiasten und Profis aufgrund seiner außergewöhnlichen Detailgenauigkeit 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: Zwar sind beim Harzdruck immer noch Schichtlinien vorhanden, diese sind jedoch vergleichsweise klein und nahezu unsichtbar, insbesondere bei bestimmten Harzfarben.
• Große Materialvielfalt: Das Marktangebot an Harzen deckt alle gängigen Anwendungen und Bedürfnisse ab und die Liste wächst schnell. Jedes Photopolymerharz besteht aus wesentlichen Komponenten für die Reaktion und Zusatzstoffen wie Farbstoffen, die sowohl optische als auch funktionale Verbesserungen bieten.
• Schnelles Drucken: Der 3D-Druck mit Kunstharzen ermöglicht schnelles Prototyping und ermöglicht Designern und Ingenieuren, ihre Entwürfe schnell zu iterieren und zu testen.
• Geringere Kosten. Dank verbesserter 3D-Drucktechnologie ist der Harzdruck kostengünstiger als je zuvor, insbesondere für individuelle Zahnprothesen und Urmodelle für Schmuck.

Quelle: Formlabs

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.

Der 3D-Druck mit Harz eignet sich ideal für Anwendungen, bei denen hohe Detailgenauigkeit, feine Oberflächenbeschaffenheit und komplexe Geometrien entscheidend sind, sodass Sie Ihre Ideen in greifbare Objekte umsetzen können. Er wird häufig in Branchen wie Schmuck, Zahnmedizin, Maschinenbau, Miniaturen, Spielfiguren und mehr verwendet. Der filamentbasierte 3D-Druck hingegen eignet sich für Rapid Prototyping, Funktionsteile und größere Projekte in Branchen wie Automobil, Luft- und Raumfahrt und Konsumgüter.

Harz-3D-Druckverfahren

1. Verwenden einer Slicing-Software.

Sobald das 3D-Modell entworfen 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 wird es haben.

Viele Slicing-Softwareoptionen wie Lychee und CHITUBOX bieten eine intuitive Benutzeroberfläche und erweiterte Funktionen wie automatische Support-Generierung und Fernüberwachung, um selbst die komplexesten Aufgaben zu vereinfachen. Sie erleichtern die Skalierung vom Prototyping bis zur Serienproduktion, indem sie Tausende von Schichten schneiden, Supports generieren, den Build-Prozess simulieren und validieren und dann die Datei für den 3D-Drucker erstellen.

2. Drucken Sie das Produkt

Sobald die Slicing-Software ihre Arbeit erledigt 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 verwendet dann eine Lichtquelle, um das Harz Schicht für Schicht auszuhärten, bis das gewünschte Objekt vollständig gedruckt ist. Der Druckvorgang erfolgt vollständig automatisch. Sobald Sie auf „Drucken“ klicken, können Sie weggehen und zu einem fertigen Teil zurückkehren. Dies verbessert die Produktivität der Mitarbeiter erheblich.

Es ist dennoch wichtig zu beachten, dass verschiedene Harzdrucktechnologien unterschiedliche Aushärtezeiten sowie unterschiedliche Temperatur- und Druckanforderungen haben. Es wird empfohlen, sich an Ihren Druckerhersteller und Materiallieferanten zu wenden, um Empfehlungen und empfohlene Einstellungen zu erhalten.

3. Nachbearbeitung
In diesem Schritt wird überschüssiges Material (Stützmaterial) vom Druck entfernt und sichergestellt, dass er ästhetisch ansprechend ist. Dazu gehört auch das Abschleifen von Ecken und Kanten und das Auftragen von Farbe oder Beschichtungen für eine bessere Haltbarkeit. Obwohl dieser Schritt für die Erstellung eines beeindruckenden 3D-Drucks unerlässlich ist, kann er zeitaufwändig sein. Abschließend können Sie ihn wie vorgesehen mit UV-Licht aushärten.

Endurance Artisan Spacebar-Tastenkappe, entworfen von Hiros Lee

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 schmutzig und zeitaufwändig sein.
• Begrenzte Haltbarkeit. Aufgrund der begrenzten Haltbarkeit des Harzes und der Möglichkeit einer Verschlechterung im Laufe der Zeit fallen die Ausdrucke 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 Kunstharz

Die meisten Harze sind giftig, daher ist es wichtig, vorsichtig mit Harz umzugehen. Hier sind einige Sicherheitstipps für den 3D-Druck mit Harz:

1. Verwenden Sie einen belüfteten Raum

Aufgrund der im Druckvorgang verwendeten Materialien sollten Erbauer 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 immer Schutzhandschuhe, Augenschutz und eine Maske, wenn Sie mit nicht ausgehärtetem Harz arbeiten oder 3D-gedruckte Teile reinigen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich die Welt des 3D-Drucks mit der Einführung der Harz-3D-Drucktechnologie erweitert hat. Da die Technologie sich ständig weiterentwickelt, ist klar, dass der Harz-3D-Druck eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der Zukunft des Prototypings, der Produktentwicklung und des kreativen Ausdrucks spielen wird. Das Verständnis der Nuancen des Harzdrucks kann eine Welt voller Möglichkeiten für Innovation und Kreativität eröffnen und Ihre Ideen zum Leben erwecken.