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3D Druckverfahren: Flüssigverfahren

Die mit dem als Flüssigverfahren oder Flüssigmaterialverfahren arbeitenden 3D Drucker haben ähnlich dem Pulververfahren eine Art Wanne, die während des Druckprozesses gefüllt wird. Dabei ist das Baumaterial in seiner ursprünglichen Form flüssig. Das bekannteste dieser Verfahren und auch das älteste ist die Stereolithografie. Materialbasis sind immer, wie auch beim PolyJet- bzw. MultiJet-Verfahren, Photopolymere.

Varianten des Flüssigverfahren als 3D-Druckverfahren

Im 3D-Druck gliedert sich das Flüssigverfahren in die folgenden Druckverfahren

  • Stereolithografie (SLA)
  • Flächenverfahren (DLP, LCM)

Stereolithografie (SLA)

Das Wort Stereolithografie setzt sich zusammen aus den Worten Stereo, nach dem altgriechischen Wort stereos – „hart“, „fest“, „körperlich“, auch im Sinne von „räumlich“ und Lithografie, der Drucktechnik nach dem altgriechischen lithos – „Stein“ und dem altgriechischen graphein – „schreiben“. 3D Drucker, die nach dem Verfahren der Stereolithograpfe arbeiten, nutzen als Baumaterial Photopolymere, die über einen Laserstrahl ausgehärtet werden. Nach der Belichtung einer Schicht wird die Bauplattform abgesenkt, dabei taucht das bereits entstandene Modell komplett in eine mit flüssigem Photopolymer gefüllte Wanne ein und eine nächste Schicht fließt über das Bauteil. Danach wird die Bauplattform so angehoben, dass das Bauteil nur um eine Schichtstärke untergetaucht ist. Dann erfolgt der nächste Belichtungsvorgang. Dabei sind Schichtstärken von 0,05 mm bis zu 0,3 mm möglich; im sogenannten Mikrostereolithografie-Verfahren sind sogar Schichtstärken von 0,001 mm, also 1 µm, erzielbar.

Bei diesen 3D Druckern wird eine erforderliche Stützkonstruktion immer aus dem gleichen Material wie das eigentliche Bauteil gefertigt, was bei komplexen Geometrien zu Schwierigkeiten beim Entstützen führen kann. Da sich das Bauteil während des Druckprozesses im flüssigen Photopolymerbad befindet, muss es anschließend unter Vermeidung von Hautkontakt gereinigt werden. Anschließend erfolgt ein nachhärten in einer UV-Kammer.

Flächenverfahren (DLP, LCM)

Bei 3D Druckern, die nach dem Flächenverfahren arbeiten, wird ebenso wie im Stereolithografie-Verfahren eine Photopolymer-Lösung belichtet. Dabei erfolgt die Belichtung aber nicht punktuell über einen Laserstrahl, sondern flächig. Dazu wird eine Belichtungsmatrix auf die jeweilige Schicht projiziert um das Material an diesen Stellen auszuhärten.

Bei dem DLP-Verfahren (Digital Light Processing) wird ein Punktraster auf die Photopolymerfläche von ober projiziert und die Bauplattform sinkt Schicht für Schicht in die Lösung ein. Vorteil dieses Verfahren ist, dass durch unterschiedlich starke Belichtung auch die Aushärtung variiert werden kann. Dadurch können zum Beispiel Stützkonstruktionen leichter entfernt werden, wenn diese weniger ausgehärtet sind./

Bei dem als LCM (Lithography-based Ceramic Manufacturing) bezeichneten 3D Druck wird das Photopolymerbad nicht von oben, sondern von unten belichtet. Speziell wird dieses Verfahren angewandt, um ein Gemisch aus festen Bestandteilen (Keramik) und einer Photopolymerlösung zu belichten. Der so entstehende Grünling wird nach dem 3D Druck gesintert und der Binder ausgebrannt. Vorteil dieses 3D Druckverfahrens ist die Möglichkeit, unterschiedliche Granulate einzusetzen.

 
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