Photopolymerisation in der Stereolithographie

Entdecken Sie nachstehend einige Details zum Verfahren der Photopolymerisation, das in der Stereolithographie oft verwendet wird.

Das Prinzip der Photopolymerisation

Was ist Stereolithographie? Das Verfahren der Stereolithographie, besser bekannt unter dem Namen SLA (Stereolithography Apparatus), ist eine 3D-Drucktechnik, die auf dem Prinzip der Photopolymerisation von Harzen basiert.

Dieses Rapid-Prototyping-Verfahren verwendet die Eigenschaften von bestimmten Harzen, die unter Einfluss von Licht oder Wärme aushärten. Man nennt sie deshalb photoempfindliche Harze. Zur Fertigung des gewünschten Objekts werden diese Harze entsprechend einer im Computer eingetragenen Datei Schicht für Schicht ausgehärtet.

phtopolimerisation

Wie funktioniert Photopolymerisation?

Der Stereolithographie-3D-Drucker ist mit einem Behälter ausgestattet, der flüssiges Epoxidharz enthält. Eine bewegliche Plattform wird in dieses Harz getaucht, um dem zu fertigenden Objekt als Stütze zu dienen. Die Plattform wird in einer bestimmte Tiefe unter dem Harz positioniert und bestimmt somit die Dicke jeder Schicht. Der Drucker ist mit einem UV-Laserstrahl ausgestattet, der die photoempfindlichen Harze aushärtet, und zwar Schicht um Schicht, mit einer Feinheit von 0,10 bis 0,15 Millimeter.

Der Laser ist mit einer Kontrolleinheit zum Steuern des Strahls ausgestattet – beide befinden sich über der Plattform. Die Richtung des Lasers wird hierbei durch eine Ablenkvorrichtung mit sehr präzisen Spiegeln gesteuert. Durch diese Installation kann der Laser auf jeden beliebigen Punkt der Plattform gerichtet werden.

Die Hauptschritte der Photopolymerisation

Die verschiedenen Schichten, die das Objekt bilden, werden eine nach der anderen ausgehärtet: Der UV-Strahl bearbeitet das Harz für jede Schicht an den vorher durch die Computerdatei bestimmten Stellen. Unter der Einwirkung von UV wird das Harz an diesen Punkten in ein festes Polymer umgewandelt. Danach senkt sich die Stützplattform eine Stufe tiefer in das Harz, und das noch flüssige Harz bedeckt den vorher ausgehärteten Teil erneut vollständig. Danach polymerisiert der Laser die nächste Schicht und so weiter.

Einmal abgeschlossen, wird das Objekt aus dem Behälter entfernt und das ungehärtete Harz mit einem Lösungsmittel gelöst. Je nach verwendetem Harz muss am Ende des Verfahrens das Objekt gebrannt werden, um die Härtung zu vervollständigen.

  1. Der Laserstrahl tastet die Oberfläche des Harzes an den Stellen, die verfestigt werden müssen, ab.
  2. Die Plattform wird entlang der Z-Achse um eine Stufe abgesenkt, und das flüssige Harz bedeckt das bereits erstarrte Teil auf der ganzen Oberfläche.
  3. Der Laser polymerisiert die nächste Schicht.

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