Was ist DLS 3D-Druck? Alles, was Sie wissen müssen

DLS 3D-Druck in Aktion
DLS 3D-Druck in Aktion
Ressource: https://www.youtube.com/watch?v=O2thSsQrZUM

Beim DLS-3D-Druck wird Licht verwendet, um flüssiges Harz schichtweise zu härten und Teile herzustellen. Obwohl es sich hierbei um eine relativ neue Technologie handelt, findet sie bereits in vielen verschiedenen Branchen Anwendung, von der Schuh- und Automobilindustrie bis hin zur Zahnmedizin. Aber wie funktioniert das Verfahren und was genau kann man mit einem DLS-3D-Drucker herstellen? Das wollen wir herausfinden.

DLS Erklärt

DLS ist das Akronym für Digital Light Synthesis. Dabei handelt es sich um ein Verfahren, bei dem Licht verwendet wird, um bestimmte Teile auf der Grundlage eines digitalen oder 3D-Computermodells herzustellen. Digitales Licht wird idealerweise durch spezielle optische Geräte erzeugt, die aus mikroskopisch kleinen Spiegeln bestehen, die so angeordnet sind, dass sie Licht reflektieren und projizieren.

Bei der digitalen Lichtsynthesetechnologie werden diese optischen Geräte für die Herstellung verwendet. Dieses Herstellungsverfahren wurde ursprünglich um 2014 entwickelt, um Teile mit einem 3D-Drucker herzustellen. Seitdem hat sich das DLS zu einer der innovativsten Technologien für den 3D-Druck entwickelt.

DLS 3D-Druck

Wie bereits erwähnt, handelt es sich beim DLS-3D-Druck um die Verwendung der digitalen Lichtsynthese zur Herstellung von Teilen auf einem 3D-Drucker. Die Hauptkomponente in diesem Verfahren ist ein lichtempfindliches Harz. Dabei handelt es sich um eine Art Harz, das aushärten kann, wenn es UV-Licht ausgesetzt wird.

Um zu verstehen, wie das funktioniert, wollen wir uns die Bestandteile eines typischen DLS-3D-Druckers, die verwendeten Materialien und mehr ansehen.

DLS 3D-Drucker

Ein DLS-3D-Drucker besteht aus den folgenden Hauptbestandteilen: UV-Lichtmaschine oder -quelle, ein sauerstoffdurchlässiges Fenster (Sieb) und die Bauplattform oder -platte.

  • Die Light Engine ist der Ort, an dem das Licht zum Nachzeichnen der Konturen des Teils entsteht. Während des DSL-3D-Druckverfahrens wird dieses Licht von unten durch das Sauerstofffenster auf ein Reservoir mit flüssigem Harz projiziert. Das Licht härtet dann nur eine dünne Schicht des Harzes aus.
  • Das sauerstoffdurchlässige Fenster ist ein Zwischenraum zwischen dem zu bedruckenden Teil und der Lichtquelle. Es lässt geringe Mengen Sauerstoff durch und dient dazu, einen Bereich über seiner Oberfläche zu schaffen, der als "tote Zone" bezeichnet wird. In diesem Bereich bleibt das Harz flüssig, während das darüber liegende Harz bei Einwirkung von UV-Licht aushärtet.
  • Die Bauplattform ist der obere Teil des DLS-3D-Druckers, der dazu dient, das gedruckte Teil zu halten, bis seine Herstellung abgeschlossen ist. Sie hebt sich in der Regel während des 3D-Drucks des Teils und zieht dabei den gehärteten Teil aus dem flüssigen Harz.

Carbon DLS 3 D Druck

In der Welt des DLS-3D-Drucks wird er meist als Carbon-DLS-3D-Druck bezeichnet. Das liegt daran, dass bei diesem Verfahren Kohlenstoffmaterialien für die Herstellung von Produkten verwendet werden. Kohlenstoff bietet mehrere Vorteile, wie z. B. außergewöhnlich glatte Teileoberflächen. Außerdem bietet es den Teilen hervorragende mechanische Eigenschaften über die gesamte Struktur hinweg. Und so funktioniert's:

  • Zu Beginn des DLS-3D-Druckverfahrens wird die Bauplattform oder -platte in das Harz getaucht. Die Lichtquelle projiziert dann den Umriss des Teils durch den Sauerstoff und härtet nur eine dünne Schicht oberhalb der "toten Zone" aus.
  • Die Bauplattform bewegt sich dann langsam nach oben, um das gehärtete Teil aus dem Behälter mit dem flüssigen Harz zu ziehen, während die anderen Harzschichten nach und nach aushärten.
  • Sobald der Druckvorgang abgeschlossen ist, wird das Teil entfernt und gereinigt, um überschüssiges Harz zu entfernen. Auch die Stützstrukturen werden entfernt.
  • Das gereinigte Teil wird dann, falls erforderlich, in einen Ofen gebracht, in dem es mit Hilfe einer Zwangsumwälzung gehärtet wird. Dies kann zwischen 4 und 13 Stunden dauern.
  • Nach dem Aushärtungsprozess kann das Teil mit einem Material nach Wahl beschichtet werden, obwohl dies oft nicht notwendig ist.

Kohlenstoff-DLS-Materialien

Der DLS-3D-Druck ist eine Form der Küvettenpolymerisationstechnik. Das heißt, es werden lichtempfindliche Materialien verwendet, um Teile oder Materialien herzustellen, die auf Licht reagieren. Zu den heute verwendeten Kohlenstoff-DLS-Materialien gehören die folgenden: starre und flexible oder elastomere Polyurethane, Epoxid, Cyanitester und Silikon.

  • Einige DLS-Materialien sind hitze- und chemikalienbeständig oder stoßfest, während andere besser in der Lage sind, Vibrationen zu absorbieren oder Risse zu verhindern. Je nach den Eigenschaften der einzelnen Materialien wird die beste Anwendung bestimmt.
  • Cyanitester eignen sich zum Beispiel am besten für Teile, die bei hohen Temperaturen und unter korrosiven Bedingungen eingesetzt werden, da das Material Hitze und korrosiven Chemikalien standhält.
  • Polyurethane, die sowohl in starren als auch in flexiblen Versionen erhältlich sind, gehören zu den am häufigsten verwendeten Materialien für den DLS-3D-Druck. Sie sind stoß- und reißfest und flexibel genug, um Vibrationen zu absorbieren.
  • Silikon mit seinen biokompatiblen Eigenschaften wird meist zur Herstellung von Wearables verwendet. Es ist auch reißfest und widersteht anderen Bedingungen wie Stößen.
Carbon DLS 3D-Druckerteile illustriert
Carbon DLS 3D-Druckerteile illustriert
Ressource: https://www.researchgate.net

Kohlenstoff DLS vs. SLA

Der Carbon-DSL-3D-Druck verwendet ein ähnliches Verfahren wie der SLA-3D-Druck, die Stereolithografie. Es gibt jedoch ein paar feine Unterschiede, die jedes 3D-Verfahren einzigartig und für die Herstellung verschiedener Teile am besten geeignet machen.

  • Erstens ist der 3D-Druck mit Kohlenstoff im Gegensatz zu SLA ein kontinuierlicher Prozess: Das Harz fließt kontinuierlich in den Bereich oberhalb des Sauerstofffensters, während die Lichtquelle das Harz kontinuierlich aushärtet, bis das Teil vollständig gedruckt ist, ohne eine Pause einzulegen.
  • Beim SLA-Druck hingegen wird das zu druckende Teil Schicht für Schicht gehärtet. Das macht den DLS-3D-Druck zu einem schnelleren Verfahren für den Druck von Teilen. Das bedeutet auch, dass die Teile glattere Oberflächen und durchgängig gleichbleibende mechanische Eigenschaften aufweisen.
  • Beim DLS-3D-Druck werden aufgrund der Verwendung von Kohlenstoffmaterialien Teile hergestellt, die neben anderen Vorteilen wie der Strukturkonsistenz wasserdicht sind. Dies ist in vielen Anwendungen wie der Automobil- und Schuhindustrie nützlich.

Insgesamt hat der DLS-3D-Druck mehrere Vorteile gegenüber dem SLA-Druck: Er erzeugt Teile mit hoher mechanischer Festigkeit und hervorragender Oberflächenbeschaffenheit, was ihn für die unterschiedlichsten Anwendungen geeignet macht, auch für die anspruchsvollsten.

Da es sich um ein kontinuierliches Verfahren handelt, ist der DLS-Druck eine der schnellsten und genauesten Methoden für den 3D-Druck von Objekten. Allerdings hat das Verfahren auch seine Nachteile. Einer davon ist, dass es ein kostspieliges Verfahren bleibt, sowohl in Bezug auf die Materialien als auch auf die Druckerkosten.

Schlussfolgerung

Der DLS-3D-Druck bietet Schnelligkeit und Genauigkeit bei der Herstellung von Teilen, egal ob es sich um Prototypen oder Endverbraucherteile handelt. Darüber hinaus sind komplexe Teilekonstruktionen möglich. Das Verfahren wird heute in verschiedenen Branchen eingesetzt, darunter die Automobilindustrie, die Medizintechnik, die Elektronikindustrie, die Sportgeräteindustrie und andere.

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