Stereolithografie-3D-Druck (SLA) ist äußerst beliebt, da er hochgenaue, isotrope und wasserdichte Prototypen ermöglicht – und das in verschiedenen fortschrittlichen Materialien mit feinen Details und glatter Oberflächenbeschaffenheit.
Jedoch kommen die Teile nicht vollkommen fertig aus dem Drucker, oft müssen sie noch nachbearbeitet werden. Direkt nach dem Entfernen von der Konstruktionsplattform sind die Teile 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: vom Waschen in IPA über die Nachhärtung mit Licht und Hitze, das Schleifen der Oberfläche bis zur Lackierung und darüber hinaus.
Einführung in den 3D-Druck mit Desktop-Stereolithografie (SLA)
Sie suchen einen 3D-Drucker, der Ihre 3D-Modelle in hochauflösender Qualität Wirklichkeit werden lässt? Lernen Sie in diesem Whitepaper das Verfahren der Stereolithografie (SLA) näher kennen – von seiner Funktionsweise bis hin zu den Gründen für seinen Status als populärste 3D-Drucktechnologie für die Umsetzung hochgradig detailtreuer Modelle.
Grundlagen der Nachbearbeitung von SLA-Teilen
Waschen
Das Lackieren 3D-gedruckter SLA-Teile oder deren Glättung und Polierung zur Kreation ansprechender Modelle für die Präsentation vor Kunden sind Themen, die viele interessieren. Dafür müssen die Teile allerdings 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 zum Waschen von SLA-Teilen:
- Formlabs empfiehlt das Waschen der Druckteile in Isopropylalkohol (IPA) oder Tripropylenglykolmonomethylether (TPM). Die meisten Nutzer*innen 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 eingetaucht 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 noch das Abspülen mit Wasser. Entscheiden Sie bei jedem Teil selbst, ob die Reinigung erfolgreich war.
Zur Verwendung mit Desktop-3D-Druckern empfiehlt Formlabs den Form Wash als automatische Lösung zum Waschen und Spülen von Teilen, während der Form Wash L als Ergänzung zu großformatigen SLA-Druckern dient.
Aushärtung
Nach dem Druck eines SLA-Teils sind die Polymerisierungsreaktionen möglicherweise noch nicht vollständig abgeschlossen. Das bedeutet, dass die Teile noch nicht ihre vollständigen Materialeigenschaften ausgebildet haben. Das kann zu Leistungseinschränkungen führen, insbesondere bei festen Teilen unter starker Belastung. Indem die Druckteile Licht und Hitze ausgesetzt werden, was allgemein als Nachhärtung bezeichnet wird, können sie ihre vollen Materialeigenschaften ausbilden.
Tipps zum Aushärten von SLA-Teilen:
- Das Nachhärten ist für Standard-Kunstharze optional. Andere Kunstharztypen erfordern eine Nachhärtung, um ihre optisch-mechanischen Eigenschaften zu erreichen.
- Bei biokompatiblen Materialien ist die Nachhärtung notwendig, um die von den Aufsichtsbehörden vorgeschriebenen Sicherheitsstandards zu erfüllen.
- Jedes Material hat individuelle Anforderungen an die Länge des Aushärtungsprozesses. Hier finden Sie die Nachhärtezeiten jedes Kunstharztyps.
Der Form Cure und der Form Cure L, die Nachhärtungslösungen von Formlabs für SLA-3D-Drucker für Desktop und Großformat, wurden dafür entwickelt, Druckteile aus den Kunstharzen von Formlabs schnell und konsistent nachzuhärten. Mit dem Form Cure und dem Form Cure L härten Sie SLA-Druckteile mit der richtigen Wellenlänge, bei verschiedenen Temperaturen und zeitgenau nach.
Leitfaden für die Nachhärtung von Stereolithografie-3D-Drucken (SLA)
In diesem Whitepaper lernen Sie die Grundlagen der Nachhärtung kennen und erfahren, wie Sie Ihren Arbeitsablauf anpassen, um Zeit zu sparen und die bestmögliche Leistung zu erzielen.
Schleifen
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 kann dabei helfen, bei härteren Teilen eine glatte Oberfläche zu erreichen.
SLA-Teile weisen schon auf der Konstruktionsplattform merklich weniger Schichtlinien auf 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 meist 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, kann es sich lohnen, 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 hängt auch der Effekt der Behandlung mit Mineralöl von der Geometrie des Teils ab. Eventuell müssen Sie mehrere Teile schleifen, bevor Sie die perfekte Fertigstellungstechnik finden.
Allen, denen es auf hochwertige, präzise SLA-Druckteile ankommt, bieten Formlabs' Finishing Tools genau die richtigen ausgewählten Produkte als Komplettpaket, um die Nachbearbeitung von SLA-Teilen zu optimieren und den Drucken eine erstklassige Oberflächengüte, makellos glatte Ebenen und Kanten sowie eine überzeugende Gesamtoptik zu verleihen – und das alles bei verkürzter Arbeitszeit und verringerten Stückkosten.
Lackierung
Beispiel eines mit Acrylfarben lackierten SLA-3D-Druckteils.
Druck mit gefärbtem Kunstharz: Bei diesem Prozess wird ein Liter Clear Resin mit Farbstoff 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 der ideale Farbstoff, 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
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 mithilfe von 3D-Druck und einer großen Materialpalette ein neues Produkt entwickelte. Dabei kam nicht zuletzt das Color Kit zum Einsatz, um Prototypen der Farbpalette des neuen Produkts zu fertigen.
Färbung von SLA-Teilen nach dem Druck: Falls Sie keine ganze Ladung gefärbten Materials mischen möchten und dennoch farbige Teile benötigen, können Sie iihre Teile auch nach dem Druckvorgang einfärben. Sie können hervorzuhebende Bereiche ganz einfach in verschiedene Färbemittel eintauchen und so mehrfarbige Teile erstellen.
Bestimmte Kunstharze lassen sich besser färben als andere, z. B. Clear Resin und Elastic Resin. Auch hier empfehlen wir, die 3D-gedruckten Teile einschließlich Stützstrukturen in eine Alkoholtintenlösung einzutauchen.
Ein Vorteil der Einfärbung bereits gedruckter Teile ist, dass man nicht einen ganzen Liter Kunstharz färben muss. Stattdessen genügt es, mehrere Teile aus Clear Resin zu drucken und sie in verschiedenen Farbtönen zu färben. Nachträglich gefärbte Druckteile lassen sich auch besser mit IPA waschen, da sie kein separates IPA-Bad benötigen.
Lackierung mit Acrylfarbe: 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 ab, dafür bietet er aber eine Art der künstlerischen Entfaltung. Bei Verwendung des Color Kit ist eine separate Waschlösung erforderlich, 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.
Mit einem Geschick für Kunst lassen sich Teile mit Acrylfarben wirklich zum Leben erwecken.
Spritzlackierung: Sprühpistolen schaffen glatte Oberflächen und tiefe Farbverläufe und sind besonders effizient bei großen oder flachen Drucken. Geschickte Anwender*innen können 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.
Beschichtung
Für einen Aufbau auf dem Times 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 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. Galvanisierte Oberflächen stärken 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.
Weitere Informationen über den SLA-3D-Druck
Die Nachbearbeitung von SLA-Teilen ist keine große Herausforderung. Nach nur wenigen Drucken gehen das Waschen, Nachhärten, Lackieren, Schleifen und mehr gewöhnlich mit Leichtigkeit von der Hand. Es war noch nie einfacher und kostengünstiger, Ihren Kreationen Leben einzuhauchen – dank Desktop-3D-Druck und dem nötigen Know-how zur Nachbearbeitung Ihrer Teile.
Laden Sie unser Whitepaper herunter, um mehr über den SLA-3D-Druck zu erfahren. Möchten Sie einen hochqualitativen SLA-Druck einmal selbst in den Händen halten? Dann fordern Sie einen kostenlosen Probedruck an.
