Was ist MSLA-Druck? Vor-und Nachteile

Inhaltsverzeichnis

Einführung in den MSLA 3D-Druck

MSLA, die Abkürzung für Masked Stereo Lithography Apparatus, bezeichnet eine fortgeschrittene Form des Stereolithografie-Drucks (SLA). Bei diesem Verfahren werden flüssige Harze durch die Einwirkung von ultraviolettem Licht gehärtet. MSLA-Drucker nutzen eine großflächige UV-Lichtquelle, die mittels eines LCD-Bildschirms maskiert wird, um die jeweilige Schichtform zu erzeugen. Im Gegensatz dazu zeichnen SLA-Drucker die Konturen jeder Schicht mit einem UV-Laser nach. Aufgrund ihrer Fähigkeit, in kurzer Zeit qualitativ hochwertige Produkte in großen Mengen zu fertigen, finden MSLA-Drucker breite Anwendung. Dieser Beitrag bietet einen umfassenden Überblick über den MSLA 3D-Druck und beleuchtet die Unterschiede zur traditionellen SLA-Technologie.

Was genau ist MSLA-Druck?

Bild von ZMorph Fab 3D-Drucker von Pixabay

Beim MSLA-Druck werden dreidimensionale Objekte durch das Aushärten von lichtempfindlichen Harzschichten aufgebaut. Diese Technik ermöglicht die schnelle und präzise Massenproduktion von Qualitätsprodukten zu relativ geringen Kosten im Vergleich zu anderen 3D-Druckverfahren. Allerdings sind MSLA-Drucker aufgrund hoher Anschaffungskosten nicht für jedermann erschwinglich. Sie eignen sich auch zur Herstellung großer und komplexer Bauteile. Hochvolumendrucker können sowohl für kleine Serien als auch für Prototypen eingesetzt werden. Ein Beispiel für einen MSLA-Drucker ist der Peopoly Phenom L 3D-Drucker.

Funktionsweise des MSLA-Drucks

Beim MSLA-Druck wird ein lichtempfindliches Harz über einer LCD- und LED-Einheit positioniert, getrennt durch eine dünne Schicht aus fluoriertem Ethylenpropylen (FEP)-Kunststoff. Das LCD-Panel steuert die Lichtdurchlässigkeit, wodurch die Aushärtung des Harzes erfolgt. Das LCD besteht aus Pixeln, die die Form der jeweiligen Schicht definieren. Diese Pixel werden entsprechend ein- und ausgeschaltet, um die gewünschte Form zu erzeugen. Kontrastreiche Pixelmuster steuern den Druckprozess. Eine Ebene wird in etwa 3 bis 8 Sekunden erzeugt, bevor der Prozess zur nächsten Schicht übergeht.

Vorteile des MSLA-Drucks

Es gibt mehrere Gründe, die für den MSLA-Druck sprechen:

Die Kosten für Drucker und Harze sind überschaubar.
Es entstehen sehr glatte Oberflächen.
Komplexe Strukturen lassen sich präzise drucken.
Es gibt eine Vielzahl an verfügbaren Materialien, von flexibel bis transparent, keramikähnlich, schlagfest, und viele mehr.
Eine hohe Druckauflösung ist möglich.
MSLA-Drucker ermöglichen das Stapeldrucken in kurzer Zeit.

MSLA-Druck im Schmuckdesign

Der MSLA-Druck hat die Schmuckindustrie revolutioniert, da die verwendeten Wachsharze beim Gießen rückstandslos ausbrennen. Die herkömmlichen Wachsausschmelzverfahren, die von Juwelieren genutzt wurden, waren bei der Herstellung komplexer Designs sehr zeitaufwendig. Mit MSLA können diese Designs präzise und unkompliziert gedruckt werden. Lediglich eine CAD-Datei des Schmuckstücks ist erforderlich.

MSLA-Druck im medizinischen Bereich

Im medizinischen Bereich wird der MSLA-3D-Druck für die biotechnische Herstellung von Geweben genutzt, ein Verfahren, das als Bioprinting bekannt ist. Hierbei werden Modelle mit lebenden Zellen erzeugt, die für Knochen- und Zahnimplantate, künstliche Gefäßstützen und Organgerüste verwendet werden können.

Verwendete Materialien beim MSLA-Druck

Beim MSLA-3D-Druck werden spezielle Photopolymerharze verwendet, die unter UV-Licht aushärten. Die gängigsten Harze basieren auf Acrylat oder Epoxid. Nachfolgend eine Übersicht der verschiedenen Harztypen:

Dauerhaftes Harz: Es ist ein flexibles und robustes Material, das ähnliche Eigenschaften wie Polypropylen (PP) aufweist und für Prototypen wie Schnappverbindungen und Kugelgelenke verwendet wird.
Zähes Harz: Diese Harze sind dafür entwickelt, kurzzeitig hohen Belastungen standzuhalten. Sie sind sehr steif und oft mit ABS-Thermoplasten vergleichbar.
Standardharz: Diese Harze werden für Drucke verwendet, die eine hohe Auflösung und Detailschärfe erfordern.
Klares Harz: Diese Harze ähneln Standardharzen mit verbesserten mechanischen Eigenschaften und können durch Nachbearbeitung vollständig transparent gemacht werden.

Vor- und Nachteile des MSLA-Drucks

Foto von Gavin Allanwood auf Unsplash

Im Folgenden werden die Vor- und Nachteile des MSLA-3D-Drucks näher betrachtet.

Vorteile des MSLA-Drucks:

MSLA-Drucker härten jede Schicht gleichzeitig aus, unabhängig von ihrer Dicke.
Das Druckbett des MSLA-Druckers bewegt sich auf der Z-Achse, im Gegensatz zu SLA-Druckern, die keine beweglichen Teile im Inneren haben.
Monochrome LCD-Leuchten erzeugen an den Rändern Graustufen, was zu glatten Oberflächen führt.
Ermöglicht hohe Druckauflösungen.

Nachteile des MSLA-Drucks:

Die Anschaffungskosten für diese Druckmaschinen sind hoch.
Eine warme Umgebung mit Temperaturen zwischen 20 und 30 Grad Celsius ist notwendig.
Der MSLA-Druck sollte in einer dunklen oder schwach beleuchteten Umgebung durchgeführt werden, was zu häufigen Beschädigungen und einer vorzeitigen Aushärtung der empfindlichen Harze führen kann.
Die Nachbearbeitung ist aufwendig und gesundheitsgefährdend. Nicht ausgehärtete Harze und frisch gedruckte Produkte müssen mit Handschuhen behandelt werden.
Das bedruckte Material muss in einer Alkohollösung gewaschen und anschließend für 10–15 Minuten unter UV-Licht ausgehärtet werden.

Grundlagen des 3D-Drucks

Nachdem der MSLA-Druck ausführlich erläutert wurde, werden im Folgenden die Grundlagen des 3D-Drucks behandelt.

Was ist 3D-Druck?

Der 3D-Druck, auch bekannt als additive Fertigung, ist ein Verfahren, bei dem ein Bauteil durch schichtweisen Materialauftrag aufgebaut wird. Dabei verwendet ein Drucker ein computergestütztes Design (CAD), um dreidimensionale Objekte zu erstellen. Es gibt verschiedene 3D-Drucktechnologien und Materialien, die für diesen Prozess zur Verfügung stehen.

Wie funktioniert 3D-Druck?

Foto von Minku Kang auf Unsplash

Der 3D-Druck ist ein computergestützter Prozess, der in wenigen Schritten durchgeführt werden kann:

Erstellung einer CAD-Datei mit Software wie Autodesk-Fusion oder Onshape.

Export der CAD-Datei als STL-Datei, dem universellen Eingabeformat für 3D-Drucker.
Import der STL-Datei in die Slicing-Software des Druckers.
Anpassung der Ausrichtung, Materialauswahl und Druckeinstellungen, woraufhin die Software die Datei in Schichten aufteilt.
Start des Druckvorgangs, bei dem die Schichten nacheinander aufgebaut werden.

3D-Druck für Anfänger

Einige grundlegende Details zum Druckmechanismus, die Anfänger kennen sollten, sind die drei Achsen:

X-Achse: Bewegung von links nach rechts.
Y-Achse: Bewegung von vorne nach hinten.
Z-Achse: Auf- und Abwärtsbewegung.

Auf der X-Achse ist ein Extruder angebracht, der das Druckbett mit dem benötigten Material versorgt.

Arten von 3D-Druckern

Die gängigsten 3D-Druckertypen, basierend auf unterschiedlichen Technologien, sind:

1. Extrusion

Basierend auf dieser Technologie gibt es:

Fused Filament Fabrication (FFF)
Continuous Fiber Reinforcement (CFR)
Atomic Diffusion Additive Manufacturing (ADAM)

2. Laserfusion

Diese Technologie verwendet Hochleistungslaser, um pulverförmige Materialien zu verschmelzen. Es gibt:

Selective Laser Sintering (SLS)
Selective Laser Melting (SLM)
Direct Metal Laser Sintering (DMLS)

3. Lichthärtung

Diese Technologie nutzt Lichthärtung zur Erstellung von Schichten:

Stereolithographie (SLA)
Direct Light Processing (DLP)

4. Krafthaftung

Eine schnell wachsende 3D-Drucktechnologie, die sowohl Kunststoffe als auch Metalle verarbeitet. Der einzige Drucker dieser Art ist der Binder Jetting Drucker.

Unterschied zwischen MSLA- und SLA-Druck

Foto von ZMorph All-in-One 3D-Drucker auf Unsplash

MSLA ist, wie bereits erläutert, die Weiterentwicklung des SLA-3D-Drucks. Obwohl die grundlegende Funktionsweise ähnlich ist, gibt es wichtige Unterschiede:

MSLA-Druck	SLA-Druck
Die Druckzeit hängt von der Anzahl der zu druckenden Schichten ab.	Die Druckzeit hängt sowohl von der Schichtanzahl als auch von der Materialmenge in jeder Schicht ab.
Bietet einen Geschwindigkeitsvorteil auf jeder Ebene.	Bietet keinen Geschwindigkeitsvorteil auf jeder Ebene.
Die Druckauflösung ist abhängig von der Auflösung des LCD-Bildschirms.	Die Druckauflösung ist abhängig vom Durchmesser des Laserstrahls.
Verwendet UV-Licht zur Aushärtung des Harzes.	Verwendet Spiegel und einen Laser zur Aushärtung des Harzes.
Höhere Druckgeschwindigkeit.	Niedrigere Druckgeschwindigkeit.
Relativ geringere Druckauflösung.	Hohe Druckauflösung.
Beispiel: Sonic Mini 4k	Beispiel: XYZPrinting Nobel 1.0 A

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Frage 1: Wie viel kosten MSLA-Drucker und Harz?

Antwort: Die Kosten für MSLA-Drucker variieren je nach Funktionen, Größe und Gewicht und liegen zwischen 200 und 1100 US-Dollar. Harze kosten zwischen 25 und 40 US-Dollar pro Kilogramm für Standardharze und 40 bis 150 US-Dollar pro Kilogramm für Spezialharze. Zusätzliche Ausrüstung kann zwischen 200 und 400 US-Dollar kosten.

Frage 2: Welche zusätzliche Ausrüstung ist für einen Harzdrucker notwendig?

Antwort: Folgende Geräte werden für den Harzdruck und den Nachbearbeitungsprozess benötigt:

STLs und Slicing-Software
Ultraschallreiniger
Nitrilhandschuhe
Atemschutzmaske
UV-Lampe
Metalltrichter

Dieser Beitrag hat einen umfassenden Überblick über den MSLA-3D-Druck und die Grundlagen des 3D-Drucks gegeben. Es sollte gelungen sein, alle Unklarheiten bezüglich der Unterschiede zwischen MSLA- und SLA-Drucktechniken auszuräumen. Wir hoffen, dass diese Anleitung geholfen hat, die Funktionsweise des MSLA-Drucks zu verstehen. Bei Fragen oder Anregungen, hinterlassen Sie bitte einen Kommentar. Teilen Sie uns auch mit, welche Themen Sie zukünftig interessieren.