SLA vs. SLS | Was sollten Sie für Ihren Prototyp wählen?

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Gepostet am:20. Juli 2018, | Von Candy, WayKen Marketing Manager

Es gibt ungefähr 10 wichtige Rapid-Prototyping-Technologien, je nachdem, wie Sie sie zusammenfassen. Welche sollten Sie für das von Ihnen entwickelte Medizinprodukt wählen? Oder vielleicht haben Sie etwas für Autos oder Flugzeuge oder vielleicht ein Küchengerät geschaffen. Jede der Branchen und Produkte hat ihre eigenen Anforderungen an Prototypen. Und Sie haben auch einige Ihrer eigenen Gedanken dazu, oder? Soll es einfach gut aussehen, wenn es Investoren gezeigt wird? Oder wollen Sie testen, ob es funktioniert, also auf die Oberflächenveredelung verzichten und sich mit etwas Billigerem zufrieden geben, oder vielleicht auch mal testen. Sie werden das Ding zerschlagen und zerschmettern oder es erhitzen oder in Wasser tauchen.

Jedes dieser Produkte und Verwendungszwecke verfügt über eine Technologie, die am besten geeignet ist, um seinen Prototyp zu erstellen. Wenn ich jetzt anfangen würde, alle Methoden in einem Artikel zu vergleichen, würde der Artikel zu einer Stunde Lesezeit. Und dafür hat heutzutage niemand mehr Zeit. Bleiben wir also bei zwei Techniken, die etwa 30 % des Prototyping-Marktes abdecken. SLA-Prototyping und SLS-Prototyping für Kunststoffe. Hier geht es also um SLA-3D-Druck vs. SLS-3D-Druck.

Entwicklung des SLA-Drucks

SLA oder Stereolithographie ist eine der ältesten Technologien in der Welt des 3D-Drucks. Es wurde in den frühen 1980er Jahren in Japan entdeckt. Dr. Kodama hat sich ein Gerät ausgedacht, das einen Flüssigpolymertank und einen einzelnen UV-Laser verwendet.

Der Laser härtete die Oberflächenschicht des Polymers aus, wodurch es hart wurde, und tauchte die Schicht ein wenig in den Tank ein. Auf diese Weise würde der ausgehärtete Kunststoff als Basis für die nächste Schicht dienen. Dr. Kodama hatte jedoch nicht genug Finanzierung für seine Forschung, also verpasste er sein Patent.

1884 überlegte eine Gruppe französischer Wissenschaftler, wie sie ein fraktales Teil (ein sehr komplexes Teil mit komplizierter Geometrie) für ihr Projekt erstellen könnten, und dachte an den Laser, der Polymere härten könnte. Sie reichten einen Prototyp ein, schenkten der Kommerzialisierung aber zu wenig Aufmerksamkeit und ihre Idee wurde nicht ernst genommen.

So meldete auch 1884 Chuck Bell, ein amerikanischer Erfinder, der dritte Erfinder eines solchen Verfahrens, das Patent für das Stereolithographieverfahren an. Er hat alles durchdacht und eine Firma namens 3D Systems gegründet, um seine Idee zu verkaufen. Derzeit ist 3D Sytems eines der größten Unternehmen, das 3D-Drucker herstellt.

SLA-Drucktechnologie

Es gibt tatsächlich zwei Methoden des SLA-Drucks. Nennen wir es direktes und umgekehrtes SLA.

Der direkte Prozess ist die Art und Weise, wie SLA ursprünglich erfunden wurde. Der Drucker hat einen Tank für flüssiges Polymer und eine Grundplatte, die eine Härtungsschicht tiefer liegt als die Oberfläche des Polymers. Ein UV-Laser verfolgt den aktuellen Querschnitt des Teils (das Programm ist so geschrieben, dass das Teil in Schichten geschnitten und der Laserpfad für jede Schicht generiert wird) und Sie erhalten die erste gehärtete Schicht. Dann wird die Platte um eine Schichthöhe nach unten bewegt und ein Spezialmesser bewegt sich über die Oberfläche des Tanks, um sicherzustellen, dass das Polymer den Bereich über der Platte vollständig ausfüllt. Dann wird die nächste Schicht ausgehärtet.

Die umgekehrte Methode unterscheidet sich in Bezug auf die Ausrichtung und Bewegung der Teile. Hier ist die Grundplatte transparent und steht im Vergleich zur direkten Methode auf dem Kopf. Der Laser härtet das Polymer durch die Platte aus und dann bewegt sich die Platte nach oben, anstatt nach unten zu gehen. Sie können diesen Vorgang also damit vergleichen, einen Gegenstand langsam aus dem Wasser zu holen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass sich bei letzterem das Objekt ursprünglich im Wasser befand. Mit SLA-Druck erstellen Sie es aus der Flüssigkeit in Ihrem Tank.

Beschreibung und Geschichte von SLS

SLS ist ein ähnliches 3D-Druckverfahren. Es wurde von einem texanischen Professor Carl Deckard entwickelt. Er war Ingenieur und versuchte, die für die Serienproduktion erforderliche Gussmenge zu reduzieren. Später verkaufte er sein Patent an 3D Systems. 3D Systems gelang es später, SLS auch für Metallpulver einzusetzen, was ebenfalls zu einer Revolution in der Herstellung von Metallteilen führte. Heute ist diese Technologie die am weitesten verbreitete Methode zum Bedrucken von Metallteilen. Im Laufe seiner Entwicklung stellte sich heraus, dass das Pulver wirklich gefährlich ist. Es ist sehr fein und leicht zu inhalieren. Daher ist die SLS-Technologie im Gegensatz zu SLA nicht wirklich gut für Desktop-Hobbyversionen.

Das Verfahren verwendet Kunststoffpulver als Hauptmaterial. Dieses Pulver wird mit einem speziellen Messer auf der Grundplatte verteilt. Danach zeichnet der Laser wie beim SLA den Querschnitt des Teils nach. Danach wird die Bodenplatte um eine Lage abgesenkt und das Pulver erneut verteilt. Ganz ähnlich wie SLA, finden Sie nicht?

Materialien

SLA .Dieser Prozess verwendet Polymere, die durch UV-Licht härter werden, oder Photopolymere, wie sie genannt werden. Es gibt viele verschiedene Harzzusammensetzungen, daher werden sie meistens nach ihrer Verwendung getrennt:

• Standardharze. Diese sind am billigsten und haben die schlechtesten mechanischen Eigenschaften, aber ihre Qualität ist wirklich gut, kann sogar mit Spritzguss verglichen werden. Darunter sind einige transparent, sodass Sie beispielsweise klare Prototypen für Autolichter herstellen können.
• Technische Harze. Diese können für tatsächliche Prototypen verwendet werden und können entweder in ABS-ähnlicher Form, hitzebeständiger Form, steifer oder flexibler Form vorliegen. Sie behalten immer noch eine gute Oberflächenbeschaffenheit und ihre Festigkeit ist etwas besser.
• Medizinische Harze. Unter den Photopolymeren, die für den SLA-Druck entdeckt wurden, finden Sie einige biokompatible Klasse I und II. Das bedeutet, dass Sie sie lange Zeit in Kontakt mit menschlichem Gewebe halten können. Das ist ein großer Vorteil.

 SLS. Diese Technologie wurde ursprünglich bei Nylon verwendet. Im Laufe der Jahre wurden einige andere Materialien für die Technologie angepasst.

• Nylon. Dieser ist bei SLS der mit Abstand am weitesten verbreitete Kunststoff. Es ist viel langlebiger, hitzebeständiger und robuster als alle SLA-Materialien.
• Urethan. Es ist ein einfacher flexibler Kunststoff, der sich gut zum Gießen einfacher Polymerteile eignet.
• Wachs. Das zu verwendende Wachs ist ideal für die Herstellung von Gussmodellen. Sie bedecken einfach das Modell mit der sich bildenden Mischung und erhitzen es, bis es schmilzt.

Nachbearbeitung

SLA. Der Hauptnachteil des SLA-Drucks besteht darin, dass er viele Träger hat, die aus demselben Material bestehen. Dies macht es erforderlich, Schneidoperationen durchzuführen, um Stützen zu entfernen. Sie müssen auch den abgeschnittenen Bereich von jeglichen Spuren des Trägers säubern. Der ganze Prozess ist ziemlich zeitaufwändig.

Außerdem ist der ausgehärtete Teil nicht wirklich vollständig ausgehärtet. Einige Bereiche zwischen den Schichten haben nur zur Hälfte reagiert. Aus diesem Grund erhöht die Verwendung einiger UV-Lichtkammern zum Aushärten der gedruckten Teile ihre Festigkeit. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.

SLS. Das Teil hat nach SLS normalerweise eine schlechtere Oberflächenbeschaffenheit als nach SLA. Deshalb werden SLS-Teile geschliffen und mechanisch nachbearbeitet, wenn eine gute Oberflächengüte gefordert ist. Dies nimmt viel Zeit in Anspruch.

Fazit:Was wann verwenden?

Insgesamt liefert dieses Verfahren qualitativ hochwertige Teile, ist aber viel teurer als SLS (im Falle von direktem SLA können Sie den übrig gebliebenen flüssigen Kunststoff aus dem Tank nicht wiederverwenden, er kann nicht lange aufbewahrt werden, daher ist es besser, ihn aufzubewahren geladener Drucker) und erfordert das Entfernen der Stützen. Sein Vorteil ist eine Fülle von Materialien, die implementiert werden können.

Verwenden Sie SLA für medizinische Geräte, transparente Teile mit guter Oberflächenbeschaffenheit und für einige Spritzguss- oder Gussmodelle. Verwenden Sie es, um Ihr Produkt zu präsentieren, die Teile sind sehr gut.

SLS ergibt eine viel bessere Festigkeit und andere Eigenschaften als SLA. Allerdings ist die Oberflächenbeschaffenheit deutlich schlechter (ca. 2-3 Klassen schlechter). Der Prozess ist viel billiger als SLA. Sie benötigen überhaupt keine Stützstrukturen (vorherige Pulverschichten unterstützen die höheren Schichten) und Sie können das Pulver wiederverwenden, das von der vorherigen Verwendung übrig geblieben ist.

Verwenden Sie SLS in Fällen, in denen das Teil größeren Belastungen, Korrosion oder Vibrationen standhalten muss. Verwenden Sie SLS, wenn die Oberflächengüte kein Problem darstellt und das Budget gering ist. Verwenden Sie es für sich selbst oder für Tests.