SLA 3D-Druck Materialien im Vergleich

Der 3D-Druck mittels Stereolithografie (SLA) ist bekannt für seine Fähigkeit, hochpräzise Kunststoffteile mit komplizierten Merkmalen und glatter Endbearbeitung herzustellen. Zu den SLA-Materialien gehört eine breite Palette von Harzen, die für viele verschiedene Anwendungen geeignet sind:

• Standardharze sind hervorragend für das Rapid Prototyping geeignet
• Technische Kunststoffe bieten hervorragende thermische und mechanische Eigenschaften
• Medizinische und zahnmedizinische Harze haben Biokompatibilitätszertifikate
• Gießbare Harze hinterlassen nach dem Ausbrennen keine Rückstände

In diesem Artikel werden die gängigsten SLA-Materialien sowie ihre Anwendungen und Vorteile vorgestellt. Bevor wir eintauchen, sollten wir uns einen kurzen Überblick über diese fantastischen Materialien verschaffen.

Beim SLA-3D-Druck handelt es sich um ein Photopolymerisationsverfahren, bei dem ein UV-Laser verwendet wird, um Flüssigharz zu gehärtetem Kunststoff auszuhärten. Die beim SLA-3D-Druck verwendeten Flüssigharze enthalten verschiedene Mischungen von Monomeren, Oligomeren, Fotoinitiatoren und anderen Zusatzstoffen, die je nach der beabsichtigten Anwendung eines bestimmten Teils oder Prototyps zu unterschiedlichen Materialeigenschaften führen. SLA-Harze bieten eine glatte Endbearbeitung der Oberfläche, hohe Steifigkeit und die Möglichkeit, komplizierte Details zu erstellen. Sehen wir uns die gängigsten Arten von SLA-3D-Druckmaterialien und ihre Anwendungen genauer an.

Standard-SLA-Harze

• Standard-Harz. Das Standardharz bietet starre, hochauflösende Drucke mit einer glatten Endbearbeitung. Standardharz ist sehr erschwinglich, was es zu einer hervorragenden Option für Rapid-Prototyping-Anwendungen macht. Ein interessanter Aspekt von Standard-SLA-Harz ist, dass seine Farbe einen gewissen Einfluss auf seine Eigenschaften hat. So eignet sich weißes Harz beispielsweise hervorragend für Teile, die eine glatte Endbearbeitung erfordern, während graues Harz am besten für Teile mit komplizierten Merkmalen geeignet ist.
• Klares Harz. Klares Harz hat die Eigenschaft, nach der Nachbearbeitung nahezu transparent zu sein. Klares Harz hat ähnliche mechanische Eigenschaften wie Standardharz, was bedeutet, dass es sich hervorragend für schnelle Prototypen mit komplizierten Details eignet. Außerdem bietet klares Harz eine glatte Endbearbeitung der Oberfläche. Klares Harz wird häufig in Anwendungen wie Fluidikgeräten und LED-Gehäusen verwendet.

Technische SLA-Harze

Mit technischen Kunststoffen können Teile und Prototypen ähnlich wie Spritzgussteile aus Kunststoff hergestellt werden. Es ist wichtig zu wissen, dass alle technischen Harze unter UV-Licht nachgehärtet werden müssen, um optimale mechanische Eigenschaften zu erhalten.

• Zähes Harz. Zähes Harz ist für Anwendungen gedacht, die hohe Belastungen und Krafteinwirkungen beinhalten. In dieser Hinsicht sind zähe Harze dem ABS ähnlich. Teile, die mit zähem Harz im SLA-Verfahren gedruckt werden, weisen eine Zugfestigkeit von 55,7 MPa und einen Elastizitätsmodul von 2,7 GPa auf - beides Werte, die mit denen von ABS-Material vergleichbar sind. Darüber hinaus sind Zähharze bruchsicher, was sie für Anwendungen wie robuste Prototypen oder Gehäuse mit Schnappverbindungen prädestiniert.
• Dauerhaftes Harz. Wie der Name schon sagt, ist beständiges Harz extrem widerstandsfähig gegen Abnutzung. Außerdem ist es sehr flexibel, was seine Eigenschaften denen von Polypropylen (PP) ähneln lässt. Darüber hinaus bieten dauerhafte Harze eine sehr glatte Endbearbeitung, was sie zu einer hervorragenden Option für das Rapid Prototyping von Konsumgütern, reibungsarmen beweglichen Teilen und Kugelgelenken macht.
• Hitzebeständige Harze. Hitzebeständige Harze eignen sich hervorragend für SLA-3D-Druckanwendungen, die eine hohe thermische Stabilität erfordern und hohe Temperaturen vertragen. Insbesondere hitzebeständige Harze bieten eine Wärmeformbeständigkeit zwischen 200-300°C. Diese Eigenschaft macht sie zu einer ausgezeichneten Wahl für Formenprototypen, Heißflüssigkeitsströmungsgeräte, hitzebeständige Vorrichtungen sowie Guss- und Thermoformwerkzeuge.
• Flexibles Harz. Flexibles Harz ermöglicht es Produkt- und Teileentwicklern, Gummiteile zu imitieren. Als solches bietet flexibles Harz eine hohe Bruchdehnung und einen niedrigen Zugelastizitätsmodul. Diese Eigenschaften machen dieses Harz zu einem hervorragenden Kandidaten für Teile, die gestaucht oder gebogen werden. Darüber hinaus eignen sich flexible Harze hervorragend für ergonomische Zusätze zu Anwendungen wie Stempeln, Verpackungen, Griffen, tragbaren Prototypen, Griffen und Overmolds.
• Harte keramikgefüllte Harze. Diese Harze sind mit keramischen Partikeln wie z. B. Glas verstärkt, was zu einer hohen Steifigkeit und glatten Oberflächen der Drucke führt. Außerdem bieten Hartharze thermische Stabilität und Hitzebeständigkeit. Außerdem sind diese Harze im Laufe der Zeit verformungsbeständig. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich keramikgefüllte Hartharze hervorragend für Anwendungen wie Vorrichtungen, Formen und Werkzeuge, Vorrichtungen, Verteiler und Gehäuse für Automobil- und Elektrokomponenten.

Dentale und medizinische SLA-Harze

• Klasse I Biokompatibel: Kundenspezifisches Harz für medizinische Geräte. Biokompatible Kunststoffe der Klasse I werden häufig für kundenspezifische medizinische Geräte wie z. B. chirurgische Führungen verwendet. Der Vorteil von SLA-Teilen aus biokompatiblen Harzen der Klasse I besteht darin, dass sie der Sterilisation in einem Autoklaven standhalten und somit in medizinischen Operationssälen verwendet werden können. Außerdem bieten diese Harze ein hohes Maß an Präzision und glatter Endbearbeitung, was sie für chirurgische Anwendungen prädestiniert.
• Klasse IIa biokompatibel: Langfristig biokompatibles Dentalharz. Biokompatible Harze der Klasse IIa sind speziell für langfristige zahnmedizinische und kieferorthopädische Anwendungen konzipiert. Diese Harze können maximal ein Jahr lang mit dem menschlichen Körper in Kontakt sein. Diese Kunststoffe sind bruchfest und damit ideal für kieferorthopädische Retainer.

Gießbare SLA-Harze

• Gießbare Harze für die Schmuckherstellung. Gießbare SLA-Harze eignen sich hervorragend für den 3D-Druck von Teilen mit komplizierten Details und glatter Endbearbeitung. Außerdem brennen gießbare Harze sauber aus, ohne Rückstände zu hinterlassen. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich Gießharze hervorragend für die Herstellung kleiner, komplizierter Produkte wie z. B. Schmuck.

Isotropie

Der SLA-3D-Druck erzeugt hochgradig isotrope Teile. Diese Isotropie wird durch die Fähigkeit ermöglicht, mehrere Schlüsselfaktoren durch die Integration der Materialchemie in den SLA-Prozess sorgfältig zu steuern. Insbesondere bilden SLA-Harze während des Drucks kovalente Bindungen, aber der Druck bleibt von einer Schicht zur nächsten in einem halbreagierten grünen Zustand". Während des grünen Zustands behalten die SLA-Harze polymerisierbare Gruppen bei, die schichtübergreifende Bindungen bilden. Dadurch wird sichergestellt, dass das Teil beim endgültigen Aushärten isotrop ist. Diese Isotropie bedeutet, dass es auf molekularer Ebene keine Unterschiede in den X-, Y- oder Z-Ebenen gibt. Isotropie ist vorteilhaft, weil sie den Teilen zuverlässigere mechanische Eigenschaften für die vorgesehenen Anwendungen verleiht.

Wasserdichtheit

Mit SLA gedruckte 3D-Teile und Prototypen bieten durchgängige Oberflächen, unabhängig davon, ob der Druck interne Kanäle oder massive Merkmale aufweist. Diese Kontinuität stellt sicher, dass SLA-Teile und Prototypen für kritische Anwendungen, bei denen Flüssigkeiten oder Luftströme eine Rolle spielen, wasserdicht sind. Beispiele für wasserdichte Anwendungen sind die Biomedizin, die Automobilindustrie und Prototypen von Konsumgütern wie Küchengeräten.

Präzision und Genauigkeit

SLA bietet die engsten Toleranzen aller auf dem Markt erhältlichen 3D-Drucktechnologien. Einer der großen Vorteile des SLA-3D-Drucks besteht darin, dass der beheizte Harzbehälter und die geschlossene Bauumgebung nahezu identische Bedingungen für jeden Druck gewährleisten. Außerdem wird beim SLA-Verfahren Licht statt Wärme verwendet, was bedeutet, dass der Prozess bei Raumtemperatur abläuft. Daher werden SLA-Teile und Prototypen im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren nicht so stark durch thermische Kontraktion und Expansion beeinträchtigt. All diese Eigenschaften von SLA führen zu einem hohen Maß an Genauigkeit und Wiederholbarkeit.

Glatte Endbearbeitung der Oberfläche

Der SLA-3D-Druck ist das führende additive Fertigungsverfahren für die Herstellung glatter Oberflächen. Die mit dem SLA-3D-Druck erzeugten Endbearbeitungen sind mit denen des Spritzgusses, der CNC-Bearbeitung und der Extrusion vergleichbar. Diese glatten Endbearbeitungen sind auch sehr vorteilhaft für die Verringerung der Nachbearbeitungszeit. Das liegt daran, dass SLA-Drucke bereits beim Verlassen des Druckers eine glatte Endbearbeitung aufweisen. Da bei SLA die zuletzt gedruckte Schicht mit der vorherigen interagiert, wird der typische Treppeneffekt, der bei anderen 3D-Druckverfahren auftritt, geglättet.