3D-Druck von Kunstharz: Technologien und Grenzen
In der Vergangenheit hatte der Harz-3D-Druck zwei wesentliche Einschränkungen, die den Einstieg in industrielle Anwendungen erschwerten. Einerseits schränkte die begrenzte Verfügbarkeit von technischen und funktionalen Materialien die Zahl der Anwendungen, bei denen Kunstharz einen Vorteil gegenüber dem FDM-Druck bietet, erheblich ein, und andererseits bedeutete die langsame Druckgeschwindigkeit der SLA-Technologie, dass ihr Einsatz bei kleinen Produktionsserien nicht rentabel war.
In den letzten Jahren hat sich die 3D-Harzdrucktechnologie vor allem dank des Aufkommens der LED-LCD-Technologie exponentiell entwickelt. Diese Technologie hat dank der Möglichkeit, die gesamte Oberfläche jeder Schicht gleichzeitig freizulegen, zur Entwicklung billigerer und wesentlich schnellerer Geräte geführt.
Die zunehmende Präsenz von Harz-3D-Druckern in Unternehmen hat wiederum dazu geführt, dass einige große Hersteller ihre Bemühungen auf die Entwicklung neuer funktioneller und hochwertiger Materialien konzentrieren.
Diese beiden Faktoren haben dazu geführt, dass der LED-LCD-Harz-3D-Druck heute eine ausgereifte Technologie mit großem Potenzial für viele Bereiche der Industrie ist.
LED/LCD- und LSPc-Technik
Bei der LED-LCD-Technologie werden ganze Schichten mit Hilfe einer LED-Matrix, die eine homogene Beleuchtung ermöglicht, in Verbindung mit einem monochromatischen LCD-Panel dargestellt, das durch eine selektive Pixelöffnung als Maske dient, weshalb diese Technologie auch als maskiertes SLA (mSLA) bezeichnet wird.
Video 1: Wie SLA-, DLP- und LED-LCD-Technologien funktionieren. Quelle: SprintRay.
Die Möglichkeit, eine gesamte Schicht gleichzeitig zu belichten, bedeutet, dass sie in nur wenigen Sekunden ausgehärtet werden kann und die Druckzeit nur von der Bauhöhe und nicht von der Anzahl der Teile abhängt. Das macht sie sehr wettbewerbsfähig mit der SLA-Technologie, bei der die Zeiten nicht nur in Abhängigkeit von der Bauhöhe, sondern auch von der Anzahl und Größe der Teile erheblich ansteigen.
Bisher hatten jedoch sowohl die SLA- als auch die LED-LCD-Technologien eine gemeinsame Einschränkung: Der Übergang zwischen den Schichten erforderte langsame Bewegungen, um das Teil vom Tank zu lösen. Dies bedeutete, dass in vielen Fällen die Übergangszeiten zwischen den Schichten länger waren als die Belichtungszeiten.
Die patentierte LSPc-Technologie von Nexa3D, die im XiP-Drucker implementiert ist, hat dieses Paradigma verändert, indem sie kontinuierliches Drucken mit minimalen Übergangszeiten zwischen den Schichten ermöglicht und die Geschwindigkeitsbarriere durchbricht, die bisher bei LED-LCD- und SLA-Technologien bestand.
Bild 1: Komponenten der LSPc-Technologie von Nexa 3D. Quelle: Nexa3D.
Diese Technologie basiert auf der Verwendung einer selbstschmierenden Membran, die einen praktisch sofortigen Schichtwechsel ermöglicht und damit Druckgeschwindigkeiten ermöglicht, die bis zu 40 Mal höher sind als die von SLA-Druckern im gleichen Segment.
Video 2: Echtzeit-Demonstration der Nexa3D LSPc-Technologie. Quelle: Nexa3D.
Darüber hinaus bieten die LSPc-Membranen von Nexa3D im Vergleich zu den traditionell verwendeten FEPs eine höhere Lichtdurchlässigkeit und eine Brechung von nahezu Null. Zusammen mit einem hochhomogenen LED-Array und einem hochauflösenden LCD-Panel können so höhere Auflösungen als mit der SLA-Technologie und ähnliche Genauigkeiten erreicht werden.
Verfügbarkeit von technischen und funktionellen Materialien
Das Aufkommen neuer Hersteller und die Entwicklung neuer technischer und funktioneller Harze hat dazu geführt, dass jeder Harz-3D-Drucker für den professionellen Einsatz idealerweise zwei Anforderungen erfüllen sollte: Die Verfügbarkeit von richtig parametrisierten und optimierten technischen und funktionalen Qualitätsmaterialien sowie die Möglichkeit, neue Materialien oder Alternativen von anderen Herstellern zu verwenden.
Nexa3D hat diese beiden Anforderungen erfüllt, indem es die Verwendung offener Parameter in seinen 3D-Druckern ermöglicht und ein komplettes Ökosystem geschaffen hat, das qualitativ hochwertige Funktionsmaterialien umfasst, die von einigen der renommiertesten Hersteller wie BASF oder Henkel produziert werden.
Bild 2: Vergleich der technischen Materialien von Nexa3D. Quelle: Nexa3D.
XiP umfasst derzeit ein wachsendes Portfolio von mehr als 20 verschiedenen Materialien, darunter Allzweckmaterialien, Funktionsmaterialien und Dentalmaterialien.
Zu den Materialien für allgemeine Zwecke gehören xModel15 und xModel35, die für die Herstellung von Modellen bestimmt sind, die eine hervorragende Oberflächengüte und eine hohe Maßhaltigkeit erfordern.
Video 3: Hochpräzisionsdruck mit xModel15. Quelle: Nexa3D.
Die Palette der Funktionsharze umfasst mehrere Materialoptionen für die anspruchsvollsten industriellen Anwendungen, wie z. B. xPEEK147, ein Material mit einem Zug- und Biegemodul von mehr als 3 GPa und einer Erweichungstemperatur von über 200 °C.
Bild 3: Spritzgussformen aus xPEEK147-Harz. Quelle: Nexa3D.
Es sind auch andere Materialien erhältlich, die als Alternativen zu den in der Branche üblichen 3D-Drucktechnologien verwendet werden, z. B. xPP405 oder xABS3843, Alternativen zu PP bzw. ABS.
Bild 4: Mit xABS3843 hergestelltes funktionales Automobilbauteil. Quelle: Nexa3D.
Schließlich sind auch flexible Materialien mit einer Bruchdehnung von bis zu 159 %, wie xFLEX402 oder xFLEX475, erhältlich.
Die perfekte Ergänzung für die Industrie
Die Nexa3D XiP-Drucker vereinen alle notwendigen Eigenschaften, um eines der besten 3D-Druckgeräte für industrielle Umgebungen zu werden.
Video 4: Beschreibung des XiP-Druckers. Quelle: Nexa3D.
Konkurrenzfähige Kosten und Druckgeschwindigkeiten von bis zu 18 cm/h ermöglichen eine schnelle Amortisation der Investition, während die hohe Verfügbarkeit von vollständig optimierten Funktionsmaterialien es Ihnen ermöglicht, von Anfang an hochwertige Teile zu produzieren. Die Möglichkeit, offene Parameter zu verwenden, gewährleistet außerdem, dass die neuesten verfügbaren Materialien oder Materialien anderer Hersteller verwendet werden können, was die Wettbewerbsfähigkeit in Bezug auf Kosten, Qualität und Innovation erhöht.
