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Leitfaden zur Nachbearbeitung und Fertigstellung von SLA-Druckteilen

Stereolithografie-3D-Druck (SLA) ist äußerst beliebt, da er hochgenaue, isotrope, wasserdichte Prototypen ermöglicht – und das in verschiedenen fortschrittlichen Materialien mit feinen Details und glatter Oberflächenbeschaffenheit.

Jedoch kommen die Teile nicht 100 % fertig aus dem Drucker, oft benötigen sie noch Nachbearbeitung. Die Teile direkt von der Konstruktionsplattform sind zwar einsatzbereit und auch glatt, aber mit ein paar letzten Handgriffen eignen sie sich noch für viel mehr Anwendungen.

In diesem Leitfaden behandeln wir alles, was Sie über die Nachbearbeitung von SLA-Teilen wissen müssen: von der Wäsche in IPA über die Nachhärtung mit Licht und Hitze, das Schleifen der Oberfläche bis zur Lackierung und darüber hinaus.

Grundlagen der Nachbearbeitung von SLA-Teilen

Waschvorgang

Viele Nutzer interessieren sich für die Lackierung 3D-gedruckter SLA-Teile, deren Glättung und Polierung, um schöne Modelle an die Kunden auszuhändigen. Dafür müssen die Teile zunächst gewaschen werden, um klebrige Harzreste von der Oberfläche zu entfernen. Bei einer unzureichenden Wäsche bleiben die Teile klebrig und unansehnlich, deshalb ist die Nachbearbeitung entscheidend für den Erfolg des 3D-Drucks.

Tipps zur Wäsche von SLA-Teilen:

  • Formlabs empfiehlt das Waschen der Druckteile in Isopropylalkohol (IPA) oder Tripropylenglykolmonomethylether (TPM). Die meisten Nutzer empfinden IPA als effektiveres Lösungsmittel. Beachten Sie, dass IPA oft nur in großen Mengen verkauft wird, weshalb Sie sich auch auf die Aufbewahrung des überschüssigen IPA einstellen müssen. Überprüfen Sie zunächst die Verfügbarkeit an Ihrem Standort, bevor Sie eine Entscheidung treffen.
  • Die Druckteile sollten im Lösungsmittel sowohl bewegt als auch eingeweicht werden, um den besten Reinigungserfolg zu erzielen.
  • Die Teile sollten vor dem Entfernen der Stützstrukturen gewaschen werden.
  • Bei Designs mit engen Kanälen, z. B. in der Mikrofluidik, muss eventuell eine Spritze zur Reinigung interner Harzreste genutzt werden, damit das Harz nicht aushärtet und so die Kanäle verstopft.
  • Einige Teile müssen zweimal in IPA oder TPM gewaschen werden, bevor sie sauber sind. Vor der Fertigstellung empfehlen wir dann noch das Abspülen mit Wasser. Entscheiden Sie bei jedem Teil selbst, ob die Reinigung erfolgreich war.
Weitere Informationen

Form Wash

Der Form Wash automatisiert den Waschvorgang. Teile können direkt auf der Konstruktionsplattform vom Drucker in den Form Wash übertragen oder entnommen und in dessen Korb platziert werden. Nachdem Sie die Zeit eingestellt und den Startknopf gedrückt haben, können Sie ihm problemlos und unbegrenzt den Rücken zudrehen.

Weitere Informationen über den Form Wash

Aushärtung

Nach dem Druck eines SLA-Teils sind vielleicht noch nicht alle Polymerisierungsreaktionen abgeschlossen. Das bedeutet, dass die Teile noch nicht ihre vollständigen Materialeigenschaften ausgebildet haben. Das kann zu Leistungseinschränkungen führen, insbesondere bei Teilen unter starker Belastung. Die Exposition der Teile gegenüber Licht und Hitze (allgemein bezeichnet als „Nachhärtung“) hilft bei der Ausbildung der vollen Materialeigenschaften.

Tipps zur Aushärtung von SLA-Teilen:

  • Das Nachhärten ist für Standard-Kunstharze optional. Andere Harztypen erfordern eine Nachhärtung, um ihre optisch-mechanischen Eigenschaften zu erreichen.
  • Jedes Material hat individuelle Anforderungen an die Länge des Aushärtungsprozesses. Hier finden Sie die Nachhärtungszeiten jedes Harztyps.

Damit auch der Aushärtungsprozess problemlos und effektiv ablaufen kann, hat Formlabs den Form Cure entwickelt. Entnehmen Sie Ihre Teile einfach aus der Wäsche, lassen Sie sie trocknen und platzieren Sie sie dann im Form Cure. Das Gerät bietet die optimale Temperatur und Lichtexposition für die Nachhärtung. Wählen Sie Ihr Kunstharz und der Form Cure beginnt die Aushärtung. Der Prozess dauert dann genau so lange, bis die maximalen physikalischen Eigenschaften Ihres Drucks erreicht sind.

Der Form Cure wurde speziell zur Aushärtung der Teile eines SLA-Druckers entworfen, wie z. B. aus dem Form 2, Form 3 oder Form 3B.

Ein Form 3L, ein Form 3 und zwei Form-Cure-Geräte

Ein Form 3L, ein Form 3 und zwei Form-Cure-Geräte

Es gibt viele Methoden zum Nachhärten, z. B. Sonnenlicht, UV-Nagellampen, selbstgebaute Härtekästen usw. Wir empfehlen auf jeden Fall eine Kombination aus Licht und Hitze. Der Form Cure wurde so konzipiert, dass er mit einem eingebauten Timer passend für jedes Kunstharz die perfekte Aushärtung garantiert. Jedoch können die Nutzer auch andere Lösungen dazu verwenden, solange diese sowohl die nötige Hitze als auch das entsprechende Licht bereitstellen.

Schleifen

Ein Mitarbeiter des in Ontario ansässigen Unternehmens Nix schleift ein SLA-3D-Druckteil aus Clear Resin.

Ein Mitarbeiter des in Ontario ansässigen Unternehmens Nix schleift ein SLA-3D-Druckteil aus Clear Resin.

Schleifen ist bei SLA-Teilen oft die beste Methode, um Kanten zu glätten, Unschönheiten zu entfernen und die Stützspuren zu beseitigen. Bei einfachen Formen ist das Schleifen von Hand die effektivste Methode. Bei komplexen Gebilden mit tiefen Spalten und internen Stützstrukturen ist dies oft sehr schwer, wenn nicht unmöglich. 

Bei SLA-Teilen beginnt man am besten mit grober Körnung und arbeitet sich dann langsam zu feinerer Körnung vor. Beispielsweise wird ein geschliffenes SLA-3D-Druckteil mit einer 3000er-Körnung glatt und glänzend. Dann kann man langsam die Körnung erhöhen und das Teil weiter polieren, bis es die gewünschte Textur erhält. Bei einer Körnung um die 12 000 fangen die Teile an, zu spiegeln. Falls Sie Schwierigkeiten haben, können Sie Ihr Teil auch unter Wasser schleifen oder mit nassem Schleifpapier bearbeiten. Das hilft manchmal, um bei härteren Teilen eine glatte Oberfläche zu erreichen.

SLA-Teile haben schon auf der Konstruktionsplattform merklich weniger Schichtlinien als Druckteile anderer 3D-Druckverfahren wie z. B. FDM. Bei SLA-Druckern bemerkt man die Schichtlinien oft überhaupt nicht. Im Vergleich dazu brauchen FDM-Drucke oft viel mehr Schleifarbeit zum Glätten der Teile. Falls Sie jedoch eine Oberflächenbeschaffenheit glatt wie Glas benötigen, müssen auch SLA-Teile geschliffen werden, um die Schichtspuren zu beseitigen, besonders bei kugelförmigen Teilen. Die schrittweise Erhöhung der Körnung ermöglicht es bei jedem SLA-Teil, die Schichtlinien bis auf ein absolutes Minimum zu reduzieren. 

Der häufigste Grund für das Schleifen von 3D-gedruckten Teilen ist das Entfernen der Stützspuren. Wenn Sie sich erst einmal besser mit dem 3D-Druck auskennen, lohnt es sich eventuell, während der Druckvorbereitung etwas mehr Zeit in die Ausrichtung der 3D-Drucke zu investieren, sodass Stützstrukturen auf den wichtigen Flächen des Teils vermieden oder verringert werden. Zum Beispiel können Sie beim Druck einer Büste oder eines Modells das Teil oft so anwinkeln, dass das Gesicht des Modells keine Stützstrukturen benötigt. Das erleichtert den Schleifprozess ungemein. 

Sobald Sie mit dem Schliff zufrieden sind, lassen sich mit einem einfachen Mikrofasertuch kleine Unsauberkeiten sowie Schleifstaub von der Oberfläche des Teils entfernen. 

Falls Sie ein einzelnes Teil besonders stark abschleifen, hilft nach einer Wäsche unseren Ergebnissen zufolge das Einreiben des Teils mit Mineralöl, um eine extraglatte Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen. Wie bei den meisten Techniken besteht auch bei Mineralöl abhängig von der Geometrie des Teils die Möglichkeit, dass der Prozess sehr viel hilft oder eben auch gar nichts. Eventuell müssen Sie mehrere Teile schleifen, bevor Sie die perfekte Fertigstellungstechnik finden. 

Lackierung

Beispiel eines mit Acrylfarben bemalten SLA-3D-Druckteils

Beispiel eines mit Acrylfarben bemalten SLA-3D-Druckteils

Druck mit farbigem Kunstharz: Bei diesem Prozess wird 1 Liter Clear Resin mit Tinte versetzt (meist Alkoholtinte), um den gewünschten Farbton zu erzielen. Das modifizierte Clear Resin lässt sich dann ganz normal in einem Formlabs-3D-Drucker verwenden und die Teile entstehen direkt in Ihrer neuen Farbe. Alkoholische Tinten lösen sich in Clear Resin vollständig auf. Somit sind sie ideal, um dem gesamten Druck einen gleichmäßigen Farbton zu verleihen. Wenn Sie Ihre Teile mit farbigem Kunstharz drucken, sollten Sie sie in einer separaten Waschlösung waschen, da sie Farbe auch an das Lösungsmittel abgeben. Beschriften Sie Ihre Waschlösung entsprechend, damit Sie nicht aus Versehen ein Teil aus White Resin in einer Lösung mit dunkler Tinte waschen. 

Clear Resin gemischt mit alkoholbasierter Tinte

Clear Resin gemischt mit alkoholbasierter Tinte

Tipp: Das Formlabs Color Kit ist ein vollständiger Farbmischsatz direkt von Formlabs. Das Color Kit ermöglicht den 3D-Druck in verschiedenen Farben, ohne dass manuelle Fertigstellungs- oder Lackiertätigkeiten erforderlich sind. Wie das Color Kit funktioniert, erfahren Sie in diesem Video. 

Erfahren Sie, wie birdkids ein neues Produkt mithilfe von 3D-Druck und einer großen Materialpalette entwickelte. Dazu gehörte auch nicht zuletzt das Color Kit, um Prototypen der Farbpalette des neuen Produkts zu fertigen.

SLA-Teile nach dem Druck einfärben: Falls Sie keine ganze Ladung gefärbten Materials mischen möchten und dennoch farbige Teile benötigen, können Sie die Farbe auch nach dem Druckvorgang auftragen. Sie können hervorzuhebende Bereiche ganz einfach in Tintenlösungen eintauchen und so mehrfarbige Teile erstellen. 

Bestimmte Kunstharze lassen sich besser färben als andere, z. B. Clear Resin und Elastic Resin. Um es noch einmal zu erwähnen: Wir empfehlen die 3D-gedruckten Teile in eine Alkoholtintenlösung einzutauchen, inklusive Stützstrukturen.

Ein Vorteil der Einfärbung bereits gedruckter Teile ist, dass man nicht einen ganzen Liter Kunstharz färben muss. Stattdessen kann man mehrere Teile aus Clear Resin drucken und sie in verschiedenen Farbtönen färben. So lassen sie sich auch besser mit IPA waschen, da sie kein separates IPA-Bad benötigen. 

Bemalung mit Acrylfarben Bei komplexen Modellen mit filigranen Details muss man bei der Farbgebung manchmal zu Malfarben greifen. Dieser Prozess ist unter Umständen zeitintensiv und die Ergebnisse hängen stark von den malerischen Fertigkeiten des Anwenders ab, dafür bietet er aber eine Art der künstlerischen Entfaltung. Das Färben der SLA-Teile nach dem Druck oder die Verwendung des Color Kit verlangen nach einer separaten Waschlösung, um andere Teile nicht zu verunreinigen. Bei der Bemalung mit Acrylfarben gibt es dieses Problem nicht, da die Teile ganz normal gewaschen und ausgehärtet werden können. Sie werden erst im Anschluss daran bemalt. 

Ein geschickter Künstler kann die Teile mit Acrylfarben wirklich zum Leben erwecken.

Ein geschickter Künstler kann die Teile mit Acrylfarben wirklich zum Leben erwecken.

Spritzlackierung: Sprühpistolen schaffen glatte Oberflächen und tiefe Farbverläufe und sind besonders effizient bei großen oder flachen Drucken. Ein geschickter Nutzer kann SLA-3D-Druckteile im Handumdrehen spritzlackieren. Die beste Technik für solche Spritzlackierungen ist das Auftragen mehrerer dünner Schichten, idealerweise in einer einzigen Sitzung. Eine Sprühgrundierung ist dabei die beste Wahl, da sie eine Fläche schnell mit einer gleichmäßigen Schicht überzieht. Wir empfehlen Ihnen unseren Leitfaden zum Lackieren von 3D-gedruckten Teilen mit einer schrittweisen Anleitung und bewährten Praktiken zur Spritzlackierung 3D-gedruckter SLA-Teile. 

Das i-Tüpfelchen: Beschichtung

Für einen Aufbau auf dem Time Square namens Window to the Heart arbeiteten die Teams von Formlabs und Aranda/Lasch mit einer Autowerkstatt zusammen, um jede Kachel mit Lesonal Universal Clear zu überziehen.

Für einen Aufbau auf dem Time Square namens Window to the Heart arbeiteten die Teams von Formlabs und Aranda/Lasch mit einer Autowerkstatt zusammen, um jede Kachel mit Lesonal Universal Clear zu überziehen.

Für wahrhaft beeindruckende Teile gibt es noch eine weitere Alternative bei der Fertigstellung. Anstatt die SLA-Druckteile zu bemalen, können Sie sie auch beschichten. Allgemein ist eine transparente Sprühbeschichtung die beste Möglichkeit, um Teile zum Glänzen zu bringen. Sprühbeschichtungen sollten aber erst aufgetragen werden, wenn das Teil vollständig geschliffen wurde.

Bei der Beschichtung von 3D-Druckteilen sollten Sie bei Clear Resin die Nachhärtung auslassen, da die Teile dadurch manchmal einen Gelbstich erhalten. Falls die Beschichtung Ihres Teils der reinen Ästhetik dient, dann ist die Nachhärtung des Teils zur Ausbildung der mechanischen Eigenschaften oft gar nicht nötig. Anstelle der Aushärtung sollte das Teil nach der Wäsche in IPA und Wasser an der Luft trocknen. Sobald es dann getrocknet ist, tragen Sie in einer staubfreien Umgebung zwei oder drei Sprühschichten auf.

Galvanisierung

Beschichtung kann 3D-Druckteilen auch ganz neue Möglichkeiten eröffnen. Dazu gehört die Galvanisierung, die den Nutzen der Teile ändert und verbessert. Galvanisierung ist ein elektrochemischer Prozess, in dem Metallionen in einer dünnen Schicht auf der Oberfläche eines Teils abgelagert werden. Neben der Optik und Haptik von Metall stärken galvanisierte Oberflächen die darunterliegenden Teile erheblich und verbessern die Verschleißfestigkeit, UV-Beständigkeit und den Korrosionswiderstand. Dies ist perfekt für Endverbrauchsteile und eine günstigere Alternative zum Metall-3D-Druck.

Möchten Sie einen Anwendungsfall der Galvanotechnik sehen? Volkswagen hat Radkappen auf einem Desktop-SLA-3D-Drucker von Formlabs mit Clear Resin gedruckt und anschließend mit einer 0,1 mm dicken Nickelschicht überzogen. Die fertigen Teile haben die Optik von Metall und fühlen sich auch so an. Sie konnten jedoch so schnell produziert werden, wie sich die Designs änderten – fast gänzlich ohne geometrische Einschränkungen.

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Die Nachbearbeitung von SLA-Teilen ist keine große Herausforderung. Nach nur wenigen Drucken erledigen die meisten Nutzer Handgriffe wie waschen, nachhärten, lackieren, schleifen und darüber hinaus mit Leichtigkeit. Es war noch nie einfacher und kostengünstiger, Ihren Kreationen Leben einzuhauchen – dank Desktop-3D-Druck und dem nötigen Know-how zur Nachbearbeitung Ihrer Teile. 

Möchten Sie einmal selbst einen hochqualitativen SLA-Druck in den Händen halten? Dann fordern Sie einen kostenlosen Probedruck an.