Designrichtlinien für SLA-3D-Druck: 8 wichtige Tipps

Stereolithografie (SLA) ist eine harzbasierte 3D-Drucktechnologie, bei der ein UV-Laser flüssiges Photopolymerharz selektiv Schicht für Schicht aushärtet. SLA zeichnet sich durch die Herstellung von Teilen mit extrem feinen Details, glatten Oberflächen und engen Toleranzen aus – oft mit wenig bis gar keiner Nachbearbeitung. Es unterstützt verschiedene Materialien, darunter Allzweckharze, Hochtemperaturharze und transparente Optionen.

Diese Eigenschaften machen es ideal für Prototypen, Urmodelle für den Guss, Zahnmodelle, kleine mechanische Komponenten und ästhetische Designteile. SLA-Teile sind jedoch im Allgemeinen weniger UV-stabil als solche, die mit thermoplastischen Verfahren hergestellt werden.

Man sollte bedenken, dass SLA-Teile trotz ihrer hervorragenden Oberflächenqualität ihre Grenzen haben. Mit der Zeit können sie durch Sonneneinstrahlung spröde werden, und hellere Teile – insbesondere weiße oder transparente – können vergilben. Zwar lässt sich dieser Alterungseffekt durch eine schnelle Klarlackierung reduzieren, dennoch gibt es wertvolle Designtipps, um saubere Ergebnisse zu erzielen, Fehler zu reduzieren und die Vorteile von SLA optimal zu nutzen.

1. Beachten Sie die SLA-Mindestmerkmalgrößen

Obwohl der SLA-3D-Druck besonders feine Details ermöglicht, können extrem kleine Details dennoch zu Problemen bei der Produktion führen. Dünne Stifte können brüchig werden, schmale Schlitze können schlecht definiert sein und kleine Löcher können sich während des Druckvorgangs durch Harzansammlungen verschließen. Diese Defekte entstehen oft dadurch, dass die Geometrie unter die zulässigen Grenzen getrieben wird.

Faustregel:

• Halten Sie einen zuverlässigen Mindeststiftdurchmesser von 1 mm ein.
• Eine Mindestschlitzgröße von 0,5 mm wird empfohlen, aber je größer, desto besser.
• Halten Sie eine minimale druckbare Merkmalsgröße von 0,2 mm ein.

• 2. Design mit geeigneter Wandstärke

  Die Wandstärke ist einer der wichtigsten Faktoren beim SLA-3D-Druckdesign. Zu dünne Wände können die Teile zerbrechlich machen oder beim Drucken brechen. Zu dicke Wände hingegen führen zu Materialverschwendung und Defekten wie Verzug.

  Darüber hinaus kühlen ungleichmäßige Wände unterschiedlich schnell ab, wobei dünnere Abschnitte schneller abkühlen als dickere. Das bedeutet, dass die Wände die richtige Größe haben und die Dicke im gesamten Profil gleichmäßig sein muss, um Risse, Verformungen und andere Defekte zu vermeiden.

  Freitragende Wände, die ein höheres Risiko für Verformungen oder Abbrüche aufweisen, sollten dicker sein. Sie können auch mit Hohlkehlen an der Basis ausgeführt werden, um ihre mechanische Festigkeit zu erhöhen. Freitragende Wände neigen weniger zum Verziehen und können daher dünner sein, allerdings sollte es eine Grenze geben.

• Faustregel:

  • Halten Sie bei freitragenden Wänden die empfohlene Mindestdicke von 0,6 mm ein.
  • Halten Sie die empfohlene Mindestdicke von 0,4 mm für abgestützte Wände ein.

  3. Berücksichtigen Sie SLA-Toleranzen bei passenden Teilen

  Obwohl mit SLA-3D-Druck eine hohe Präzision erreicht werden kann, ist es dennoch wichtig, bei der Teilekonstruktion auf Toleranzen zu achten. Berücksichtigen Sie Toleranzen und die Schrumpfung während der Aushärtung.

  Nur so können enge Toleranzen eingehalten und die einwandfreie Funktion der Teile sichergestellt werden. Zwischen den zusammenpassenden Teilen sollte ein ausreichender Abstand eingehalten werden, um ein Verschmelzen beim Drucken zu verhindern. Dies trägt auch zur nahtlosen Montage der Teile bei.

  Faustregel:

  • Achten Sie auf einen Mindestabstand von 0,5 mm zwischen beweglichen Teilen und Baugruppe.
  • Verwenden Sie einen Abstand von 0,1 mm, um einen Druck- oder Passsitz zu erzielen.

  • 4. Hohle SLA-Teile zur sicheren Harzeinsparung

    Mit SLA lassen sich vollständig massive Teile herstellen. In vielen Fällen trägt jedoch eine Aushöhlung des Designs dazu bei, Materialverbrauch und Druckzeit zu reduzieren. Hohlprofile müssen jedoch sorgfältig konstruiert werden, um die strukturelle Integrität zu erhalten und häufige Druckprobleme zu vermeiden. Dünne Wände oder vollständig geschlossene Hohlräume können ungehärtetes Harz im Teil einschließen, was zu internen Druckungleichgewichten und damit zu Rissen oder sogar zum Versagen des Teils führen kann. Darüber hinaus können hohle oder konkave Formen, die mit der Vorderseite nach oben auf die Bauplattform gedruckt werden, einen Sogeffekt am Harztank erzeugen, der dazu führen kann, dass sich das Teil während des Drucks löst.

    Um diese Probleme zu vermeiden, sollten Sie immer Drainagelöcher einbauen, damit überschüssiges Harz entweichen kann und Saugkräfte minimiert werden. Bei vollständig geschlossenen Formen wie Kugeln oder Hohlräumen sollten Sie entweder den Hohlraum füllen oder in jedem Hohlraum mindestens ein Drainageloch anbringen.

    Faustregel:

    • Halten Sie bei Hohlprofilen eine Mindestwandstärke von 2 mm ein.
    • Drainagelöcher sollten einen Durchmesser von mindestens 3,5 mm haben.
    • Planen Sie pro Hohlprofil mindestens ein Entwässerungsloch ein.

    5. Innen- und Außenecken abrunden

    Scharfe Ecken und Kanten an Teilen erhöhen die Spannungskonzentration. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit von Rissen und letztendlichem Teileversagen. Das Abrunden von Innen- und Außenecken verteilt die Spannung gleichmäßig in der Struktur. Gestalten Sie die Radien so groß wie möglich, um eine effiziente Spannungsverteilung in SLA-3D-gedruckten Teilen zu gewährleisten.

    Faustregel:

    • Streben Sie für die Ecken einen Mindestradius von etwa 0,5 mm an.
    • Der Radius einer Innenecke sollte mindestens die Hälfte der Dicke der zugehörigen Wand betragen.
    • Der Radius der Außenecken sollte mindestens das 1,5-fache der Dicke der zugehörigen Wände betragen.

    6. Fügen Sie klaren Text und Markierungen hinzu

    SLA eignet sich gut zum direkten Aufbringen kleiner Logos, Beschriftungen oder Funktionstexte auf die Oberfläche eines Teils. Zu feiner geprägter oder gravierter Text kann an Kontrast verlieren oder aufgrund von Überhärtung oder Harzaustritt unleserlich werden.

    Um die Lesbarkeit zu gewährleisten, sollte der Text eine ausreichende Tiefe oder Höhe aufweisen, um einer geringfügigen Oberflächenglättung standzuhalten, im Endteil jedoch immer noch klar und sichtbar zu bleiben.

    Faustregel:

    • Geprägte Merkmale müssen mindestens 0,5 mm hoch und 0,4 mm breit sein.
    • Gravierte Merkmale erfordern eine Mindesttiefe von 0,5 mm und eine Breite von 0,5 mm .
    • Mindestschriftgröße: 1 mm Zeichenhöhe, empfohlen werden jedoch 2 mm oder mehr

    • 7. Stützen minimieren und strategisch platzieren

      Von Stützstrukturen wird beim SLA-Design abgeraten, da sie Abdrücke auf den Teilen hinterlassen.

      Es gibt jedoch Fälle, in denen sie notwendig sind, beispielsweise bei Wänden und Überhängen. Stützstrukturen lassen sich leicht hinzufügen, da die meisten Slicing-Tools ihre richtigen Positionen erkennen können.

      Fügen Sie keine unnötigen Stützstrukturen hinzu. Wenn Sie mit Stützstrukturen drucken müssen, beachten Sie die empfohlene Mindestlänge und den Winkel für solche Strukturen. Überschreitungen können dazu führen, dass die überhängenden Strukturen beim Abziehen abbrechen.

    • Faustregel:

      • Freitragende Überhänge dürfen maximal 2 mm lang sein und müssen einen Mindestwinkel von 30° aufweisen.
      • Platzieren Sie Stützen unter Überhängen, Brücken und allen Elementen, die sich aufgrund fehlender Stützen während des Druckens verformen oder ihre Form verlieren könnten.
      • Verwenden Sie kleinere Berührungspunkte zur Unterstützung, um Markierungen auf dem fertigen Teil zu reduzieren.

      8. Richten Sie die Teile aus, um die Stützstrukturen zu minimieren und die Oberfläche zu verbessern

      Beim SLA-3D-Druck beeinflusst die Teileausrichtung den Druckerfolg, die mechanische Festigkeit und die Sichtbarkeit von Stützmarkierungen. Gut ausgerichtete Teile lassen sich einfacher drucken, benötigen weniger Stützen und sind weniger anfällig für Fehler wie Verzug, Saugprobleme oder schwache Haftung. Die schräge Ausrichtung der Teile trägt außerdem dazu bei, dass das Harz gleichmäßiger von der Oberfläche abfließt und das Risiko von Wölbungen oder innerer Spannungsbildung verringert wird.

      Faustregel:

      • Positionieren Sie Teile so, dass Überhänge, die Unterstützung benötigen, reduziert werden.
      • Vermeiden Sie große flache Flächen parallel zur Bauplattform.
      • Winkeln Sie das Teil zwischen 30° und 45° an, um die Haftung zu verbessern und die Druckspannung zu verringern

      Vermeiden Sie Cupping im SLA-Design

      Ein häufiges Problem beim invertierten SLA-Druckverfahren ist die Hohlkehle. Diese tritt auf, wenn eine hohle oder konkave Struktur – wie eine vertiefte Tasche oder ein geschlossener Hohlraum – nach unten zum Harzbehälter zeigt. Beim schichtweisen Ablösen des Teils aus dem Harzbehälter kann sich im Hohlraum Luft oder ungehärtetes Harz festsetzen, wodurch ein Saugeffekt entsteht.

      Dieser Druckunterschied kann zu einem Blowout führen, bei dem der Innendruck während des Druckvorgangs eine Wand nach außen reißt. In schweren Fällen kann die Hohlkehle das Teil oder den Harzbehälter beschädigen oder sogar dazu führen, dass Harz in die Maschine gelangt.

      So verringern Sie das Risiko:

      • Vermeiden Sie becherartige Geometrien mit nach unten gerichteten Öffnungen.
      • Fügen Sie Drainagelöcher hinzu, um geschlossene Räume zu belüften.
      • Richten Sie die Teile neu aus, sodass hohle oder konkave Oberflächen nicht direkt zum Bottich zeigen.

      Referenzhandbuch zu den Spezifikationen für SLA-3D-Druck

      Die folgende Tabelle bietet eine kurze Zusammenfassung der SLA-3D-Designspezifikationen unter JSJM für verschiedene Teilemerkmale. Diese sind alle in der Designphase für hochwertige Drucke zu berücksichtigen.

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      Die Beherrschung des SLA-3D-Drucks eröffnet Ihnen eine Welt voller Möglichkeiten für die Herstellung detaillierter, hochpräziser Teile mit glatter Oberfläche. Wenn Sie die Designtipps in diesem Leitfaden befolgen, erzielen Sie außergewöhnliche Ergebnisse und stellen sicher, dass die gedruckten Teile funktionaler, langlebiger, zuverlässiger und austauschbarer sind. Diese Tipps sind der Schlüssel zur Einhaltung hoher Industriestandards.

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