Stereolithografie

Stereolithografie, kurz SLA, ist die Großmutter aller 3D-Drucktechniken. Es war die erste Methode, die in den 1980er-Jahren patentiert wurde, und bis heute gilt sie als Maßstab für glatte Oberflächen und feinste Details. Während FDM-Drucker mit Kunststofffilament arbeiten, verwendet ein SLA-Drucker ein flüssiges Fotopolymerharz (Resin).

SLA ist bekannt dafür, sehr glatte, optisch saubere und in allen Richtungen gleichmäßige Ergebnisse für nicht-funktionale Modelle zu erzeugen, die wirken, als kämen sie direkt aus einer Form. Der Prozess ist allerdings etwas aufwändiger und „sauberer zu handhaben“ als der Druck mit Filament.

Wie funktioniert Stereolithografie?

Das Herz eines SLA-Druckers ist ein Behälter mit flüssigem Kunstharz. Dieses Harz hat eine besondere Eigenschaft: Es härtet aus, sobald UV-Licht darauf trifft. Unter diesem Behälter (oder darüber, bei industriellen Maschinen) befindet sich ein präziser UV-Laser.

Der Prozess beginnt, wenn die Bauplattform in die Flüssigkeit eintaucht, bis nur mehr eine ganz dünne Harzschicht zwischen Plattform und Tankboden liegt. Der Laser fährt dann blitzschnell über Spiegel (Galvanometer) und zeichnet die Form der ersten Schicht in die Flüssigkeit. Dort, wo der Laser das Harz trifft, härtet es sofort aus und haftet an der Plattform.

Sobald eine Schicht fertig ist, bewegt sich die Plattform ein Stück nach oben, um die frische Schicht vom Tankboden zu lösen (der „Peel“-Mechanismus), und sinkt dann wieder für die nächste Schicht ab. Das wiederholt sich tausende Male. Das Objekt wird also buchstäblich aus der Flüssigkeit herausgezogen.

Das Geheimnis der Isotropie

Einer der größten technischen Vorteile von SLA gegenüber FDM ist die Isotropie. Bei FDM sind die Schichten oft die Schwachstelle; man kann sie voneinander trennen. Bei SLA gehen die Schichten eine chemische Verbindung ein. Weil das Harz noch nicht zu 100 % ausgehärtet ist („Green State“), wenn die nächste Schicht darauf kommt, vernetzen sich die Schichten miteinander. Das bedeutet: Ein SLA-Druck ist in alle Richtungen (X, Y und Z) sehr gleichmäßig aufgebaut. Für visuelle Modelle, Präsentationsobjekte oder dekorative Anwendungen ist das ein klarer Vorteil.

Stützstrukturen: notwendig, aber fein

Wie bei anderen Verfahren können Sie auch bei SLA nicht einfach in der Luft drucken. Sie brauchen Supports. Während FDM-Supports oft als dicke Pfeiler aufgebaut werden, erinnern SLA-Supports eher an ein feinmaschiges Gerüst aus dünnen Ästchen.

Weil der Druck bei SLA kopfüber an der Plattform hängt, arbeitet man ständig gegen die Schwerkraft und die Sogwirkung der Flüssigkeit. Modelle werden deshalb oft in einem Winkel von 45 Grad gedruckt. Das verringert die Fläche pro Schicht und hilft, dass sich der Druck nicht von der Plattform löst. Die Kontaktpunkte der Supports sind sehr klein, wodurch Sie sie nach dem Druck mit minimalen Spuren abknipsen können.

Die „klebrige“ Seite: Nachbearbeitung

SLA-Druck ist nicht fertig, wenn die Maschine stoppt. Im Gegenteil: Dann beginnt die eigentliche Nacharbeit. Das Modell kommt nass und klebrig aus dem Drucker, überzogen mit nicht ausgehärtetem Harz. Sie sollten es nicht mit bloßen Händen anfassen (Handschuhe sind Pflicht).

• Waschen (Washing): Das Modell muss zuerst gründlich gewaschen werden, meist in einem Bad mit Isopropylalkohol (IPA). Damit wird das überschüssige flüssige Harz an der Oberfläche entfernt.
• Aushärten (Curing): Nach dem Waschen ist das Modell noch etwas weich. Damit es seine endgültige Festigkeit und Oberflächenstabilität erreicht, muss es in einer UV-Kammer nachgehärtet werden. Erst nach diesem „Post-Curing“ erreicht das Material seine vorgesehenen Materialeigenschaften für den jeweiligen Display- oder Präsentationszweck.

Materialien: Von Dekoobjekten bis Designmodellen

Die Stärke von SLA liegt in der Chemie. Durch Anpassung der Harzformel entstehen ganz unterschiedliche Eigenschaften – je nach nicht-funktionaler Anwendung und gewünschter Optik oder Haptik:

• Standard Resin: Für visuelle Konzeptmodelle und Präsentationsmodelle. Es ist hart und glatt, aber eher spröde. Wenn es herunterfällt, kann es wie Glas brechen.
• Tough / Durable Resin: Entwickelt, um die Haptik von ABS oder Polypropylen nachzuempfinden. Solche Harze eignen sich für Formstudien und Demonstrationsmodelle, bei denen ein etwas robusteres Materialgefühl gewünscht ist.
• Dental & Bio-compatible: Harze für Anwendungen mit engem regulatorischem Rahmen. Bitte beachten Sie, dass Online 3D Drucken hier ausschließlich nicht-funktionale, visuelle oder demonstrative Modellanwendungen beschreibt und keine medizinische oder zahnmedizinische Eignung zusichert.
• Castable Wax: Ein Harz, das vollständig ausbrennt, ohne Ascherückstände zu hinterlassen. In der Schmuck- und Designvisualisierung wird es für Guss- oder Anschauungsmuster verwendet, bei denen eine saubere Formdarstellung im Vordergrund steht.

Wann ist SLA die richtige Wahl?

SLA ist die logische Wahl, wenn Präzision und Oberflächenqualität wichtiger sind als Kosten oder Geschwindigkeit. Wenn Sie die Schichtlinien eines FDM-Drucks nicht sehen sollen oder ein Modell mit besonders glatter Optik brauchen, ist SLA oft die beste Option.

Denken Sie an Architekturmodelle, feine Visualisierungsmodelle für Produktideen, detailreiche Miniaturen für Brettspiele oder komplexe Anschauungs- und Lehrmodelle. Bedenken Sie aber, dass Sie einen gut belüfteten Arbeitsbereich brauchen und mit Chemikalien sorgfältig umgehen müssen.