Alles über Küpen-Photopolymerisation

Die additive Fertigung, allgemein als 3D-Druck bezeichnet, ist eine Fertigungsmethode, bei der aufeinanderfolgende Materialschichten aufgetragen werden, die von den Konturen eines 3D-Modells angetrieben werden, um physische Objekte zu erstellen. Der Bereich der additiven Fertigung hat im Laufe der Jahre ein stetiges Wachstum sowohl in der technologischen Entwicklung als auch in der Akzeptanz erlebt. Heute haben Ingenieure eine Vielzahl von 3D-Druckverfahren zur Auswahl. Der Prozess, mit dem alles begann, war jedoch die Küpen-Photopolymerisation.

Die Wannen-Photopolymerisation war das erste additive Herstellungsverfahren, das erfolgreich kommerzialisiert wurde, und es ist auch vierzig Jahre nach seiner Markteinführung noch immer eine beliebte Technik. Lassen Sie uns einen tiefen Einblick in den ursprünglichen additiven Fertigungsprozess nehmen.

Wie funktioniert die Küpen-Photopolymerisation?

Die Wannen-Photopolymerisation erzeugt Teile mit hervorragenden Oberflächenbeschaffenheiten, indem ein flüssiges Photopolymerharz Schicht für Schicht mit Licht ausgehärtet wird. Zuerst wird die Konstruktionsplattform in den Behälter mit Harz abgesenkt. Dann verursacht UV-Licht, typischerweise von einem Laser oder Projektor, eine Reaktion innerhalb des Harzes. Die Moleküle des Photopolymers verbinden sich zu einem Festkörper, und die Bauplattform bewegt sich von der Lichtquelle weg, damit zusätzliche Schichten auf den vorherigen aufgebaut werden können. Nachdem das Teil vollständig geformt ist, wird das Harz abgelassen und das Teil entfernt.

Zu den gebräuchlichsten 3D-Drucktechnologien für die Photopolymerisation gehören:

Stereolithographie (SLA)

Während der SLA wird ein Laser aus ultraviolettem Licht, der sich in der Wannen-Photopolymerisationsmaschine befindet, auf die Harzwanne fokussiert, um Schicht für Schicht ein Teil aufzubauen.

Direkte Lichtverarbeitung (DLP)

DLP produziert Teile auf die gleiche Weise wie SLA, mit einem wesentlichen Unterschied. Anstatt einen Laser zu verwenden, verwendet dieser Prozess eine digitale Lichtprojektionsleinwand, die ein einzelnes Bild jeder Schicht des Teils auf einmal in das Harz blitzt. Dadurch wird der Druckvorgang beschleunigt.

Carbon® Digitale Lichtsynthese (DLS)

DLS ähnelt DLP, mit der Ausnahme, dass die Bewegung der Bauplattform kontinuierlich und nicht diskret ist, was durch eine „tote Zone“ ermöglicht wird, die verhindert, dass das Teil am Projektionsfenster aushärtet. DLS ist sogar noch schneller als DLP, da die Wannen-Photopolymerisationsmaschine nicht anhalten und das Teil nach Abschluss jeder Schicht von der Bauplatte trennen muss.

Vat-Photopolymerisationsmaterialien und -anwendungen

Wannen-Photopolymerisationsprozesse sind ideal für die Herstellung hochpräziser Teile mit feinen Details und glatten Oberflächen. Häufige Anwendungen sind in der medizinischen und zahnmedizinischen Industrie zu sehen, einige der häufigsten sind chirurgische Lernwerkzeuge, Gesichtsprothetik und Hörgeräte. Hersteller können auch die Wannen-Photopolymerisation verwenden, um Formen für den Spritzguss in kleinen Stückzahlen herzustellen.

Küpenphotopolymerisationsmaterialien variieren je nach Verfahren. Beispielsweise ist SLA mit einer breiten Palette von Photopolymerharzen kompatibel – Standard, robust, flexibel, transparent und gießbar. DLP hingegen ist nur mit Standard- und Gießharzen kompatibel. Carbon DLS hat auch seine eigenen Materialien. Harze sind nicht universell; Jede Art von Harz verleiht einem Teil einen entsprechenden Satz physikalischer und chemischer Eigenschaften. Ingenieure und Produktteams sollten ihre Projektanforderungen immer sorgfältig definieren und potenzielle Materialien anhand dieser Anforderungen bewerten.

Vor- und Nachteile der Küpen-Photopolymerisation

Die Wannen-Photopolymerisation ist bei Herstellern über die Jahre hinweg beliebt geblieben, da sie sich ideal für die Herstellung hochdetaillierter Teile eignet und in Bezug auf das reine Volumen oft schneller ist als andere Herstellungsverfahren. Darüber hinaus können Bottich-Photopolymerisationsmaschinen große Bauvolumina haben. Fortschritte in Qualität, Geschwindigkeit und druckbarer Teilegröße haben die kommerzielle Realisierbarkeit dieser Technologien beschleunigt.

Historisch gesehen kam die primäre Einschränkung von SLA- und DLP-Prozessen von den physikalischen Beschränkungen verschiedener mit der Wannen-Photopolymerisation kompatibler Materialien. Mit Ausnahme ausgewählter zäher und starrer Harze waren UV-härtbare Harze nicht für ihre Festigkeit, Haltbarkeit oder Stabilität bekannt. Diese Harze können sich im Laufe der Zeit verziehen und verformen, ihre Farbe ändern und müssen typischerweise lange nachgehärtet werden, um ihnen eine ausreichende Festigkeit zu entziehen. Das Carbon DLS-Verfahren behebt diese Mängel mit Materialien, die weitaus stabiler sind. DLS macht viel stärkere, haltbarere Teile mit isotropen Eigenschaften.

Erste Schritte mit der Küpen-Photopolymerisation

Die Wannen-Photopolymerisation ist ein bewährtes additives Herstellungsverfahren, mit dem komplizierte und detaillierte Teile, außergewöhnliche Oberflächengüten und große Mengen hergestellt werden können. Es ist schnell, vielseitig und bietet Produktteams ein hohes Maß an Designflexibilität.

Produktteams haben heute eine große Auswahl an additiven Verfahren zur Auswahl, sogar über die Küpen-Photopolymerisation hinaus. Ein vertrauenswürdiger On-Demand-Fertigungspartner wie Fast Radius kann die Auswahl der richtigen additiven Fertigungsmethode viel einfacher machen.

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