Was ist 3D-Druck mit Digital Light Synthesis (DLS)? Ein umfassender Leitfaden

Digital Light Synthesis (DLS) ist eine 3D-Drucktechnologie der nächsten Generation, die Licht und programmierbare Flüssigharze in funktionale Polymerteile mit feinen Details umwandelt. Im Gegensatz zu herkömmlichen schichtweisen Verfahren fertigt die Digital Light Synthesis Teile kontinuierlich mit komplexen Geometrien, glatten Oberflächen und gleichmäßiger Festigkeit in alle Richtungen. Dadurch eignet sich der Carbon-DLS-3D-Druck besonders für technische Anwendungen, bei denen serienreife Teile benötigt werden.

Produktdesigner und Hersteller, die den Einsatz der Carbon Digital Light Synthesis oder eines Carbon-DLS-3D-Druckdienst in Anspruch nehmen möchten, müssen sich mit dem Verfahren, den Materialien sowie den Vor- und Nachteilen dieser Technologie vertraut machen, bevor sie sich für das am besten geeignete Fertigungsverfahren entscheiden können.

Was ist der 3D-Druck mit Digital Light Synthesis (DLS)?

Carbon Digital Light Synthesis ist ein additives Fertigungsverfahren unter Verwendung von Photopolymeren. Dabei kommen digitale Lichtprojektion, sauerstoffdurchlässige Optik und eine Dual-Cure-Harzchemie zum Einsatz, um dreidimensionale Bauteile herzustellen.

Die Technologie basiert auf dem CLIP-Verfahren (Continuous Liquid Interface Production) von Carbon. Anstatt eine Schicht nach der anderen auszuhärten und abzuziehen, werden bei CLIP Bauteile kontinuierlich aus einem Harzbad aufgebaut. Da die Bauteile ohne erkennbare Schichten entstehen, verhalten sie sich viel eher wie Spritzgussteile als wie typische 3D-Drucke.

Wie funktioniert die digitale Lichtsynthese?

Bei der Digital Light Synthesis werden drei Elemente kombiniert: projiziertes UV-Licht zur Formgebung des Bauteils, Sauerstoff zur Steuerung der Aushärtungsstellen und Wärme zur Entwicklung der endgültigen Materialeigenschaften. Zusammen verwandeln sie flüssiges Harz in fünf Schritten in serienreife Bauteile:

Die digitale Lichtsynthese besteht aus drei Komponenten: projiziertes UV-Licht zur Definition des Bauteils, Sauerstoff zur Steuerung des Aushärtungsprozesses und Wärme zur Entwicklung der endgültigen Materialeigenschaften. Zusammen verwandeln sie flüssiges Harz in fünf Schritten in serienreife Bauteile:

• UV-Bildprojektion: Eine hochauflösende Lichtquelle projiziert Querschnittsbilder des Bauteils durch ein transparentes, sauerstoffdurchlässiges Fenster unterhalb des Harzes. Das Harz härtet dort aus, wo das Licht projiziert wird.

• Sauerstoffgesteuerte Aushärtung: Der durch das Fenster strömende Sauerstoff verhindert die Aushärtung in einer sehr dünnen Harzschicht direkt darüber. Diese flüssige Grenzfläche verhindert, dass sich das Bauteil mit dem Fenster verbindet.

• Kontinuierliches Wachstum des Bauteils: Während das Licht das Harz direkt über dieser Grenzfläche aushärtet, wird die Bauplattform kontinuierlich nach oben angehoben. Frisches Harz fließt unter das Bauteil, sodass dieses kontinuierlich wächst und nicht in einzelnen Schichten.

• Reinigung: Nach dem Druck wird das Bauteil gereinigt, um nicht ausgehärtetes Harz von der Oberfläche und aus den Innenräumen zu entfernen.

• Thermische Nachhärtung: Die meisten Carbonharze sind dualhärtende Harze. Die Bauteile werden anschließend in einem Industrieofen einem vorgegebenen thermischen Aushärtungsprozess unterzogen. Die Wärme löst eine sekundäre chemische Reaktion aus, die zur Aushärtung des Harzes und zur Festlegung seiner physikalischen Eigenschaften führt.

Die wichtigsten Vorteile des Carbon-DLS-3D-Drucks

Vorteile des Einsatzes von Carbon-DLS 3D-Drucktechnologie sind:

• Isotrope Festigkeit: Festigkeit in alle Richtungen (X, Y, Z) ohne Schichtlinien.

• Glatte Oberflächenbeschaffenheit: Teile mit einer Oberflächenbeschaffenheit ähnlich wie bei Formteilen sowie detailreiche Teile mit geringeren Anforderungen an die Oberflächenbearbeitung.

• Flexibilität bei der Konstruktion: Innenstrukturen, Gitter, Baugruppen ohne Werkzeugaufwand.

• Funktionsmaterialien: Zu den Materialien gehören flexible, schlagfeste, steife und hitzebeständige Kunststoffe.

• Teile für den Endgebrauch: DLS kann nicht nur Prototypen, sondern auch Teile in Serienqualität herstellen.

Gängige Materialien für die Carbon Digital Light Synthesis

Die Wahl des Werkstoffs beeinflusst die Leistungsfähigkeit der Bauteile. Carbonharze werden so formuliert, dass sie bestimmte technische Anforderungen erfüllen:

Anwendungsbereiche der Digital Light Synthesis

Die digitale Lichtsynthese findet in verschiedenen Fertigungsbranchen Anwendung:

• Automobilindustrie: Maßgefertigte Gehäuse, Innenraumkomponenten, Halterungen, Steckverbinder und funktionsfähige Prototypen.

• Medizinprodukte: Gehäuse, chirurgische Führungsvorrichtung und patientenspezifische Komponente.

• Konsumgüter: Einlegesohlen, Schutzausrüstung, Wearables und ergonomische Designs.

• Industrieausrüstung: Halterungen, Befestigungsvorrichtungen, Dichtungen und Teile mit komplexer Geometrie.

Digital Light Synthesis im Vergleich zum herkömmlichen 3D-Druck

DLS unterscheidet sich von herkömmlichem SLA vor allem durch sein kontinuierliches Aushärtungsverfahren und die Dual-Cure-Materialien.

Keines der beiden Verfahren eignet sich für jedes Projekt; die richtige Wahl hängt von Material, Geometrie, Stückzahl, Toleranzen und Kosten ab.

Einschränkungen und gestalterische Überlegungen

Die DLS-Technologie weist einige Nachteile auf, die potenzielle Hersteller berücksichtigen sollten, bevor sie sich für diese Option entscheiden:

• Teilegröße: Das Bauvolumen legt die maximale Größe fest, die hergestellt werden kann; daher müssen große Teile in kleinere Teile aufgeteilt werden.

• Nachbearbeitung: Für zusätzliche Wasch- und thermische Aushärtungsprozesse sindweiterer Zeitaufwand undzusätzliche Kosten erforderlich.

• Materialbeschränkungen: Die verfügbaren Eigenschaften hängen von kompatiblen Harzformulierungssystemen ab.

• Kosten bei großen Stückzahlen: Bei hohen Produktionsmengen ist das Spritzgießen kostengünstiger.

Die CNC-Bearbeitung kann vorzuziehen sein, wenn Metallteile, bestimmte technische Kunststoffe oder sehr enge Toleranzen erforderlich sind.

Warum sollten Sie sich für den Carbon-DLS-3D-Druckservice von Norck entscheiden?

Um das volle Potenzial der Digital Light Synthesis auszuschöpfen, sind das richtige Harz, die richtige Ausrichtung der Teile und mit dem Verfahren kompatible Konstruktionen erforderlich. Der Carbon-DLS-3D-Druckservice von Norck kombiniert die Carbon-Technologie mit technischer Unterstützung, einschließlich Feedback zur fertigungsgerechten Konstruktion (Design-for-Manufacturing, DFM) und Beratung zur Materialauswahl. Da Norck auch CNC-Bearbeitung und andere Fertigungsverfahren anbietet, kann unser Team für jedes Bauteil das beste Verfahren empfehlen.

Zusammenfassung

Digital Light Synthesis nutzt die kontinuierliche Teileherstellung und doppelt härtende technische Kunstharze in Kombination mit gestalterischer Flexibilität, um Polymerteile herzustellen, die die gleichen Eigenschaften wie Spritzgussteile aufweisen. Von komplexen Prototypen bis hin zur Serienfertigung für den Endverbrauch bietet Digital Light Synthesis Herstellern einen schnelleren Weg zu funktionsfähigen Teilen ohne Werkzeugbau.

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