SLA und DLP: Welche harzbasierte 3D-Drucktechnologie soll ich wählen?

SLA- und DPL-3D-Drucktechnologien basieren bekanntermaßen auf der Verwendung von Harz als Druckmaterial. Lassen Sie uns jedoch zunächst einen Überblick über die beiden Technologien geben und dann konkret auf ihre Eigenschaften und Unterschiede eingehen. Seit der Erfindung von Stereolithographie (SLA) Im Jahr 1984 wurden von Charles Hull mehrere Technologien wie FDM, SLS und MJF entwickelt. Einige sind sogar von SLA abgeleitet, beispielsweise Digital Light Processing (DLP). Heute konzentrieren wir uns auf die SLA- und DLP-Technologien und vergleichen sie: Obwohl die beiden Technologien zahlreiche Gemeinsamkeiten haben, gibt es einige offensichtliche Unterschiede. Wie funktionieren diese Technologien? Welche Materialien können verwendet werden? Wer sind die Hauptproduzenten? Wir erklären es Ihnen!

SLA- und DLP-Technologien im Vergleich

SLA- und DLP-3D-Drucktechnologien weisen zahlreiche Unterschiede und ebenso viele Gemeinsamkeiten auf. Beide setzen flüssige Photopolymere einer Lichtquelle aus, verwenden Harz und eignen sich zum Drucken kleiner Modelle mit feinen Details. Die Verfahren sind mit flexiblen oder harten Materialien kompatibel und können auch Verbundmaterialien drucken, die beispielsweise mit Glas oder Keramik gefüllt sind. Es ist zu beachten, dass gedruckte Teile relativ zerbrechlich sind und durch Sonneneinstrahlung beschädigt werden können und sich verziehen können.

Die erste 3D-Drucktechnologie, die 1984 entwickelt wurde, die Stereolithographie, gilt heute als eines der genauesten 3D-Druckverfahren auf dem Markt. Anders als bei der DLP-Technologie wird als Lichtquelle ein Laser verwendet. Der Laserstrahl durchdringt den Harztank entlang der horizontalen Achse und verfestigt das Material Schicht für Schicht. Heutzutage gibt es zwei Arten von Maschinen: solche, bei denen der Laser von oben nach unten wirkt, mit einer Platte, die sich mit jeder neuen Schicht absenkt, und solche mit einem Laser, der von unten nach oben wirkt, mit einer Platte, die sich allmählich anhebt. SLA erzeugt glatte Oberflächen und eine Schichtdicke zwischen 0,05 und 0,01 mm und ermöglicht so den Druck von Objekten mit extrem dünnen Schichten.

Die Digital Light Processing-Methode stammt aus einer Bildprojektionstechnologie (die bis in die 1980er Jahre zurückreicht) und verwendet einen Projektor als Lichtquelle. Auf diese Weise trifft ein einziger Lichtstrahl auf die gesamte Harzplatte. Das Herzstück dieses Prozesses ist das digitale Mikrospiegelgerät (DMD), das sich zwischen dem Projektor und dem Harz befindet. Es besteht aus mehreren einzeln gesteuerten und aktivierten mikroskopischen Spiegeln: Wenn sie aktiv sind, reflektieren sie das Licht in Richtung des Harzes und polymerisieren es. Anschließend stellen sie eine Art Maske her, die das Harz zu dem gewünschten Muster aushärtet. Einige 3D-Drucker haben dieses DMD inzwischen durch einen LCD-Bildschirm ersetzt, wodurch der Preis der Maschine drastisch gesenkt wurde.

Das DLP-Verfahren gilt als schneller als die Stereolithographie, da es nicht Punkt für Punkt arbeitet. Darüber hinaus sind DLP-Drucker aufgrund ihrer Projektoren größer und der Harztank von DLP-Geräten ist häufig flacher als der, der beim SLA-Verfahren verwendet wird.

Schließlich liegt der letzte Unterschied zwischen SLA- und DLP-Technologien in der Wartung. DLP-Drucker erfordern wenig Wartung und sind oft einfacher zu reparieren – das Vorhandensein von Lasern in SLA-Geräten spielt in diesem Aspekt eine große Rolle.

Druckqualität

Bei der Wahl zwischen zwei Technologien ist die Druckqualität oft ein entscheidender Faktor. Dies gilt insbesondere dann, wenn der 3D-Druck zur Herstellung von Fertigteilen eingesetzt werden soll, wobei Detaillierungsgrad, Struktur und Oberfläche eine sehr wichtige Rolle spielen. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass die beiden Technologien die Gestaltung präziser, hochauflösender Modelle mit sehr feinem Detaillierungsgrad ermöglichen. Für die Qualität des Drucks ist jedoch nicht nur der Prozess selbst entscheidend Auch die Wahl des Materials hängt oft vom Hersteller ab.

Beim Drucken mit der SLA-Technologie wird das Harz Punkt für Punkt auf dem Baubett ausgehärtet. Je länger das Stück ist, desto länger wird die Druckzeit benötigt, da der Laser über die gesamte Platte fahren muss. SLA eignet sich daher am besten für den Druck von Objekten mit einer Länge zwischen wenigen Millimetern und 1,5 Metern. Es entstehen jedoch keine längenbedingten Qualitätsverluste und es können Z-Auflösungen bis zu 25 Mikrometern erreicht werden – beides unabhängig von der Modellgröße.

Mit der DLP-Technologie können Sie eine Schichtdicke von bis zu 5 Mikrometern erreichen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass DLP-3D-Drucker aufgrund der Pixelprojektion einen „Stufeneffekt“ auf dem Endprodukt erzeugen können, der sich negativ auf die endgültige Oberfläche der gedruckten Teile auswirkt. Beim Drucken langer Bauteile kann es zu Qualitätseinbußen an den Seiten kommen. Tatsächlich erhält die Mitte der Platte die größte Energiekonzentration vom Projektor; Das Licht wird dann allmählich zu den Rändern hin gestreut.

Technische Eigenschaften

Druckgeschwindigkeit

Was die Druckgeschwindigkeit angeht, liegt die DLP-Technologie definitiv an der Spitze. Da DLP eine gesamte Harzschicht in einem Arbeitsgang aushärtet, ist der Druckvorgang tatsächlich viel schneller. Anders als beim SLA-Verfahren, bei dem das Harz Punkt für Punkt ausgehärtet wird, beeinflusst beim DLP-Verfahren lediglich die Höhe des Bauteils die Druckgeschwindigkeit.

Druckvolumen

Aufgrund der hohen Materialkosten im Vergleich zu anderen Verfahren wie FDM wird die Stereolithographie nicht zur Herstellung großer Bauteile eingesetzt. Darüber hinaus ist das Druckvolumen auf die Größe des Tanks beschränkt, der das flüssige Harz enthält.

Das Druckvolumen der Formlabs 3L SLA-Drucker beträgt 335 x 200 x 300 mm und beträgt 1500 x 750 x 550 mm für den 3D Systems Pro, es beträgt 450 x 371 x 399 mm und beträgt 400 x 330 x 500 mm für das Modell Carima DM400A .

Nachbearbeitung

Bei allen Harz-3D-Druckverfahren ist eine Nachbearbeitung der Teile obligatorisch. Dies liegt daran, dass beim Drucken sehr dünner Modelle Stützstrukturen erforderlich sind, die nach dem Aushärten entfernt werden müssen. Dieser Schritt kann einige Zeit in Anspruch nehmen und ist wahrscheinlich einer der Hauptnachteile des Harz-3D-Drucks. Die Unterschiede in der Nachbearbeitung hängen hauptsächlich mit dem verwendeten Material zusammen, sowohl im SLA- als auch im DLP-Verfahren. Neben der Reinigung der Teile vom flüssigen Harz mit Isopropylalkohol (IPA) oder Tripropylenglykolmonomethylether (TPM), Trocknung, Entfernung von Stützstrukturen, eventueller Nachpolymerisation und ggf. Sandstrahlen und Lackieren der Teile.

Grundsätzlich lässt sich sagen, dass die Nachbearbeitung in SLA- und DLP-Prozessen nicht nur zeitaufwändig ist, sondern auch ein gewisses Maß an Erfahrung seitens des Anwenders voraussetzt bzw. Spezialisten überlassen werden sollte. Die Nachbearbeitung im 3D-Druck ist für Kunden oft ein Problem; Aus diesem Grund haben sich einige Unternehmen bereits auf die Optimierung oder Automatisierung dieser Phase spezialisiert.

Anwendungsfälle

Hinsichtlich der Anwendungsfälle werden SLA- und DLP-Technologien größtenteils in ähnlichen Branchen eingesetzt. Vor allem die Schmuck- und Dentalbranche nutzen regelmäßig den Harz-3D-Druck. Beispielsweise bietet der Hersteller Formlabs verschiedene Harze speziell für medizinisches Fachpersonal an. Zahlreiche Unternehmen nutzen sie zur Herstellung unterschiedlicher Arten medizinischer Geräte. Aufgrund der großen Materialvielfalt nutzen jedoch auch viele andere Branchen den Harz-3D-Druck. Es gibt Harze, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind: Prototyping, Spritzgussformen oder Maschinenbau.

Haupthersteller

Derzeit sind einige 3D-Druckerhersteller auf die SLA-Technologie umgestiegen. Einer der Haupthersteller bleibt natürlich 3D Systems, das von Charles Hull gegründete Unternehmen, aber im Laufe der Zeit sind auch andere Hersteller hinzugekommen. Dies gilt insbesondere für Formlabs, das sich als eines der führenden Unternehmen im Bereich SLA-3D-Drucker etabliert hat. Neben der Bereitstellung von SLA-Maschinen bietet das amerikanische Unternehmen zahlreiche Harze und andere Materialien an, beispielsweise Castable Wax 40-Harz für den Dentalbereich. Der Hersteller DWS bietet mit seiner XFAB-Druckerreihe auch Maschinen auf Basis der Stereolithographie an.

Wenn es um DLP-3D-Drucker geht, gilt das 2002 gegründete Unternehmen EnvisionTEC als Pionier der Branche. Wie B9 Creator und Asiga haben zahlreiche Unternehmen die DLP-Technologie für die Entwicklung ihrer Drucker genutzt. Wir können auch Hersteller erwähnen, die sich auf die DLP-Technologie verlassen haben, um eine schnellere Lösung zu entwickeln, wie etwa Carbon 3D mit Digital Light Synthesis (DLS), das den Sauerstofffluss steuern kann, oder Photocentric und Daylight Polymer Printing (DPP). Schließlich hat sich auch das französische Unternehmen Prodways ein DLP-ähnliches Verfahren patentieren lassen: die MOVINGLight-Technologie.

Preis für SLA- und DLP-3D-Drucker

In den meisten Fällen sind DLP-Drucker günstiger als SLA-Drucker. Aber wie bei allen 3D-Druckerreihen ist es wichtig, zwischen Desktop- und industriellen 3D-Druckern zu unterscheiden.

Was die einfachen SLA-Drucker betrifft, ist der Form 2 von Formlabs das günstigste Gerät. Bei einem Druckvolumen von 145 x 145 x 175 cm verfügt der Form 2 über eine Laserpunktgenauigkeit von ca. 145 Mikrometern. Die Maschine ist ab 2.400 US-Dollar erhältlich und seit 2015 auf dem Markt. Allerdings ist zu beachten, dass der amerikanische Hersteller seitdem die Modelle Form 3 und Form 3L entwickelt hat.

Im Durchschnitt liegt der Preis für einen SLA-3D-Drucker zwischen 3.000 und 4.000 US-Dollar. Wenn Sie jedoch nach einer Industriemaschine suchen, steigen die Preise exponentiell. Die industriellen SLA-Lösungen von 3D Systems kosten beispielsweise etwa 500.000 US-Dollar. Zu beachten ist auch, dass Drucker, die mit einem Top-Down-Laser ausgestattet sind, in der Regel teurer sind.

DLP-3D-Drucker sind viel zugänglicher und sprechen viele Fans der additiven Fertigung an. Anycubic verkauft mehrere DLP-Geräte zum Preis von rund 200 US-Dollar, wie zum Beispiel den Photon Zero-Drucker. Professionelle Maschinen, darunter auch die von EnvisionTEC für die Dental- und Schmuckindustrie, sind für rund 15.000 US-Dollar erhältlich. Wie immer können die Preise je nach Hersteller variieren. Auch der Hersteller Asiga bietet professionelle DLP-3D-Drucker an, allerdings zu einem Preis von rund 1.000 US-Dollar.

Quelle: 3dnatives.com