Neue Methode für Multimaterial SLA 3D-Druck

Während der SLA-3D-Druck heutzutage bei vielen verschiedenen Anwendertypen äußerst beliebt ist, gibt es Nachteile bei der Nachbearbeitung, da die Benutzer bei der Verwendung eines Flüssigkeitsbades nach dem Schicht-für-Schicht-Verfahren einen mühsameren Schritt unternehmen müssen. Viele sind froh, diesen Weg fortzusetzen, und sind daran gewöhnt, sich an diesen traditionellen Prozess anzupassen, dies ist jedoch auch einschränkend. Deutsche Forscher haben eine hybride Form des SLA-3D-Drucks entwickelt, um die Produktion zu rationalisieren und auszuweiten. Die in ihrer kürzlich veröffentlichten Arbeit “Multimaterial bathless stereolithography using aerosol jet printing and UV laser based polymerization” erläutert wird.

Anstatt mit dem normalen Bad des SLA-3D-Drucks fortzufahren, haben die Autoren stattdessen ein Sprühbeschichtungsgerät entwickelt:

Die herkömmliche Stereolithographie verwendet ein Bad-basiertes System, bei dem eine konstante Schichtdicke angewendet wird, um den 3D-Druck zu realisieren. Dieser Ansatz beschränkt die Herstellung von Teilen, die nur aus einem Material bestehen. Um dieses Problem zu lösen, entwickelten die Autoren einen neuen Ansatz für die additive Fertigung unter Verwendung von UV-härtenden Polymeren. In einem zweistufigen Schicht-für-Schicht-Verfahren wird zunächst ein flüssiger Monomerfilm mit einem Aerosol Jet System (AJS) aufgebracht. Zwei Tröpfchengeneratoren ermöglichen die Abscheidung von reinen Materialien sowie verschiedene Zusammensetzungen beider Materialien. Auf diese Weise ist ein diskreter Übergang von einem reinen Material zu einem anderen von einer Schicht zu einer anderen möglich. Der Aerosol Jet ist auch in der Lage, Materialien mit Viskositäten von mehr als 1000 mPa s zu zerstäuben, wodurch eine größere Auswahl an Materialien im Vergleich zur herkömmlichen Stereolithographie möglich ist. Nach dem Beschichten initiiert ein Laser die Einphotonenpolymerisationsreaktion, die einen Zyklus der schichtweisen Herstellung abschließt.

Die Verarbeitung des Materials wurde in Bezug auf die Eindringtiefe dargestellt und charakterisiert. Dies ermöglicht die Freiformfertigung von Teilen mit Hinterschneidungen, wie dies in einem 3D-gedruckten Teil gezeigt wird. Aufgrund der zwei verfügbaren Zerstäuber in der AJS-Vorrichtung werden die Materialien für gewünschte Materialzusammensetzungen fliegend gemischt. Daher wird ein Übergang von einem reinen Material zum anderen mit drei Zwischenmaterialzusammensetzungen demonstriert. Dies eröffnet die Möglichkeit, Teile mit unterschiedlichen Materialeigenschaften herzustellen.

Dies ist eine vielversprechende Technik, um den Multimaterialdruck für die Stereolithographie zu etablieren, und erweitert den Bereich für mögliche Anwendungen.