Stereolithografie (SLA) – Wat is het SLA-proces?

In dit artikel introduceer ik stereolithografie – of kortweg het SLA-proces. U zult leren over de structuur van een SLA-printer, het werkingsprincipe en ook de voor- en nadelen.

Wanneer werd het stereolithografieproces uitgevonden?

Het stereolithografieproces werd in 1983 uitgevonden door Charles “Chuck” W. Hull en in 1986 gepatenteerd. Hull richtte op basis van deze uitvinding het bedrijf 3D System op om de technologie op de markt te kunnen brengen.

SLA-1, de eerste 3D printer
Dit is de eerste stereolithografie 3D-printer genaamd SLA-1 (Image source: 3dhubs.com)

Hoe wordt een SLA-3D-printer gebouwd?

  • Laser
  • Beweegbare spiegels
  • Hars tank
  • Container (Vat) – Gevuld met hars
  • Deksel met UV-bescherming om ongewenste verharding van de hars door zonlicht of elektrisch licht te voorkomen
  • Schraperblad
  • Afdrukbed
Structuur Stereolithografie 3D Printer
De structuur van een stereolithografische 3D-printer – infografiek door Sercan Kahraman, CC-BY-SA; beeldbron: threedom.nl

Hoe werkt het stereolithografieproces?

Bij stereolithografie of stereolithografie wordt een 3D-geprint voorwerp gemaakt van een vloeibare (fotopolymeer) hars door deze hars laagje voor laagje met uiterste precisie uit te harden met behulp van een laser.

Hierbij wordt de laserstraal via beweegbare spiegels, zogenaamde galvanometers, naar de gewenste plaats gericht. Dit wordt dan genezen.

Stappen:

  • Aanmaken van het 3D-model met behulp van CAD-software, 3D-scanner of downloaden van een 3D-printmal
  • Het 3D model in plakjes snijden
  • Vul de tank met hars
  • Deksel sluiten
  • Start afdrukken
    • Het bouwplatform beweegt in de doorschijnende tank met vloeibare hars
    • De laser verhardt de eerste laag
    • Printbed komt omhoog met de gewenste laagdikte
    • Hars vult het gebied onder het object
    • De laser verhardt nu deze laag, waardoor de vorige laag en deze laag op elkaar aansluiten
    • Af en toe beweegt het printbed hoger – Dan wordt het materiaal in de tank automatisch “geroerd” met een zogenaamd schraapmes. Dit zorgt ervoor dat bestaande luchtbellen verdwijnen en de hars gelijkmatig onder het voorwerp wordt verdeeld. Dit garandeert een hoge afdrukkwaliteit, zonder gaten.
    • Dit proces wordt laag voor laag herhaald totdat het gewenste 3D-object is voltooid.

Waar wordt de SLA-procedure gebruikt?

SLA-printers produceren zeer nauwkeurige onderdelen met gladde oppervlakken en worden vaak gebruikt voor zeer gedetailleerde beeldhouwwerken, mallen voor juwelen en prototypes:

  • Prototypes voor eenvoudige functionele tests
  • Wasmodellen voor de vervaardiging van voorwerpen van metaal met behulp van het verloren-wasprocédé
  • Productie in kleine partijen van eindproducten met complexe structuren
  • Modellen die een hoge mate van detaillering vereisen
  • Gereedschap voor spuitgieten
  • Geneeskunde: Tandheelkundige spalken, boorsjablonen voor implantaten
  • Visuele prototypes voor fotoshoots en marketing tests
Formlabs Form 2 op formnext 2017

Welke materialen kunnen worden bedrukt met het SLA-proces?

Tegenwoordig is er voor bijna alle doeleinden op het gebied van het SLA-proces het juiste materiaal:

  • Functionele kunsthars voor hoge belastingen
  • flexibel materiaal
  • Kunsthars verrijkt met glas – voor een gladder oppervlak en de mogelijkheid om dunne wanden stabiel te bedrukken
  • Veerkrachtige kunsthars voor de productie van prototypes die aan grote spanningen worden blootgesteld, met inbegrip van drukknopen
  • Hittebestendig materiaal, bijvoorbeeld voor de productie van gereedschappen voor spuitgieten voor de productie van kleine series
  • Gietbaar materiaal – Hiermee kunnen gedetailleerde modellen worden gemaakt voor verlorenwasgieten. Het materiaal wordt “uitgebrand” tijdens het proces
Formlabs Form 2 op formnext 2017

Hoe gebeurt de post-processing in stereolithografie?

Deze stappen moeten altijd met uiterste voorzichtigheid worden gedaan, omdat het hars ook corrosiever is, afhankelijk van de samenstelling van het materiaal. Daarom moet u altijd handschoenen dragen bij het hanteren van voorwerpen die nog niet zijn schoongemaakt en van de printer en andere onderdelen. Het beste is om een veiligheidsbril te dragen.

Beter veilig dan sorry.

Verwijder printbed

Alle SLA printers bieden de mogelijkheid om het printbed te verwijderen. Dit vergemakkelijkt het verwijderen van de bedrukte voorwerpen. Bovendien vermindert dit het risico dat men zich met de hars “verwondt” of dat de hars in de container wordt verontreinigd.

Verwijderen van de draagstructuren

Eerst moeten de draagstructuren worden verwijderd met een mes, een tang of ander gereedschap.

Reinigingsproces

Er zijn verschillende manieren om dit te doen. Dit hangt af van het feit of de bestaande SLA-printer al dan niet een soort reinigingsstation heeft. Als u dit zelf moet doen, is de eerste stap het voorwerp te wassen met alcohol. Was het daarna onder stromend water. Het kan zijn dat u soms moet “schrobben”, omdat de hars erg kleverig is en moeilijk te verwijderen. Let op de filigrane delen van het afdrukobject. Deze moeten met zorg worden schoongemaakt, zodat ze niet afbreken.

Curing

Het gedrukte voorwerp is in gereinigde toestand bijna klaar, maar moet in veel gevallen nog worden uitgehard om de gewenste materiaaleigenschappen volledig te ontwikkelen. Sommige fabrikanten bieden voor dit doel speciale UV-stations aan. Als u die niet hebt, kunt u bijvoorbeeld een nagelverharder voor “gelnagels” gebruiken en het voorwerp uitharden. Of de langste maar goedkoopste manier: leg het voorwerp op de vensterbank en laat de zon zijn werk doen. U hebt echter geen garantie dat alle gebieden genezen zijn. Daarom, draai het voorwerp op de vensterbank.

Naast deze soms noodzakelijke nabewerkingsstappen kunnen de met stereolithografie bedrukte voorwerpen worden bewerkt door zandstralen, verven en coaten, waardoor zij in veel gevallen niet meer te onderscheiden zijn van producten die met conventionele methoden voor serieproductie worden vervaardigd.

Constructie voor de SLA procedure. Waar moet op gelet worden?

Dit onderwerp is te ingewikkeld om hier te behandelen. Klik op de link hieronder en leer de belangrijkste tips & trucs:

Ontwerpen voor Stereolithografie (SLA) – richtlijnen voor goed ontwerp

Stereolithografie – Wat zijn de voor- en nadelen?

Elk 3D-printingproces heeft voor- en nadelen. Hier stel ik je voor aan stereolithografie.

Voordelen van de SLA-procedure

  • Hoge nauwkeurigheid
  • Geen of nauwelijks zichtbare lagen
  • Betrekkelijk snel proces
  • Grote inbouwruimten mogelijk

Nadelen van de SLA-procedure

  • Relatief duur proces (printer, materiaal, extra’s zoals tanks voor elk materiaal enz.)
  • Uitgebreide nabewerking
  • Verhoudingsgewijs kleine keuze aan materialen
  • Uitharding verhoogt doorlooptijden
  • Ondersteunende structuren zijn bijna altijd nodig

 

Wil je meer? Neem dan een kijkje naar andere 3D-printing processen in het artikel “3D Printing Processen – Een overzicht van de meest populaire processen