Was ist ein UV-3D-Drucker? - Einfach erklärt

Natürlich sind sie in der Welt der additiven Fertigung äußerst beliebt, da sie sehr genau, vielseitig und effizient sind. Der Hauptunterschied eines UV-3D-Druckers besteht darin, dass das Objekt, das er erzeugen würde, nicht durch die Anwendung von Wärme geschmolzen wird. Stattdessen wird das gedruckte Objekt durch das Aushärten von flüssigem Harz durch ultraviolettes Licht Schicht für Schicht versteift. Dieser Vorgang wird als Photopolymerisation bezeichnet. Er ermöglicht eine extrem hohe Auflösung und eine glatte Oberfläche, so dass er sich gut für Anwendungen in der Zahnmedizin, der Schmuckherstellung und dem Prototypenbau eignet.

Außerdem beschleunigt die rasante Weiterentwicklung der Technologie von UV-3D-Druckern die schnelle Produktion, die geringe Nachbearbeitung und die einfache Reproduktion komplexer Geometrien. Die Entwicklung des UV-3D-Drucks revolutioniert 3D-DruckDas Wissen über das Innenleben, die Vorteile und die verwendeten Materialien dieser Geräte ist wichtig, um eine fundierte Entscheidung zu treffen, bevor Sie sich auf dieses bahnbrechende Gebiet begeben.

Wie funktioniert ein UV-3D-Drucker?

Ein UV-3D-Drucker basiert auf der Photopolymerisation, bei der während des Druckens ein flüssiges Harz durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht verfestigt wird, das sich nach dem Trocknen schließlich als Objekt entpuppt. Die wichtigsten universellen Teile, aus denen ein UV-3D-Drucker besteht, sind der Harzbehälter, die Bauplattform und die UV-Quelle in Form eines LCD-, DLP- oder Laserprojektors.

Zunächst wird das 3D-Modell mit Hilfe eines Computers in sehr dünne Schichten zerlegt. Die Bauplattform wird teilweise in die Harzwanne eingetaucht, und dann härtet das UV-Licht das Harz entsprechend dem Design selektiv aus. Bei nach oben gerichteten Druckern bewegt sich die Bauplattform nach oben, während jede Schicht aushärtet; bei nach unten gerichteten Druckern bewegt sie sich nach unten.

Dies bietet eine hohe Auflösung für den Druck von feinen Oberflächen und polierten Oberflächen. Auch wenn 3D-Drucker auf FDM-Basis auf 3D-Druck von KunststoffenMit diesem Mechanismus können feinere Details nicht gewährleistet werden. Bei UV-basierten 3D-Druckern hingegen werden feinere Details in den Drucken durch die exakte Belichtung des Lichts zusammen mit der Aushärtungsgeschwindigkeit des Lichts erreicht; ihre Schichtgenauigkeit hängt von den Eigenschaften des Harzes und der Lichtquellen ab. Diese Drucker sind daher besonders für Detaildrucke zu empfehlen.

Arten von UV-3D-Drucktechnologien

Obwohl es verschiedene Arten von UV-3D-Drucktechnologien mit unterschiedlichen Eigenschaften gibt, wurden ihre Anwendungen in drei Hauptarten von UV-3D-Drucktechnologien eingeteilt, nämlich: SLA, DLP und LCD.

SLA ist die älteste Form des UV-3D-Drucks und verwendet einen Laser, um das Harz mit einer gewissen Präzision auszuhärten. Die produzierten Modelle sind sehr detailreich und glatt, weshalb SLA in der Zahnmedizin und im Schmuckdesign weit verbreitet ist.

LCD-3D-Drucker sind auch der billigste Typ. Sie arbeiten mit einem LCD-Bildschirm mit UV-Hintergrundbeleuchtung. Diese Drucker härten das Harz Schicht für Schicht aus. Die Druckqualität ist zwar nicht so scharf wie bei SLA, aber sie ist mehr als ausreichend, um sehr günstig und von hervorragender Qualität zu sein. Aus diesem Grund bevorzugen Hobbyisten und kleine Unternehmen recycelter 3D-Druck.

Die wichtigsten Materialien für den UV-3D-Druck

Photopolymerharze sind das erste Material, das für die UV-3D-Drucker entwickelt wurde. Diese Materialien befinden sich in einem flüssigen Zustand, härten aber bei Kontakt mit UV-Licht aus. Sie sind unterschiedlich formuliert und werden für verschiedene Zwecke verwendet, z. B. für die mechanischen Eigenschaften und das Finish des Drucks.

Allzweck-Standardharze werden hauptsächlich im Standard-Prototypenbau verwendet. Sie zeichnen sich durch hervorragende Details und eine sehr feine Oberfläche aus. Diese Kunststoffe sind am besten geeignet, wenn es auf Ästhetik ankommt, auch wenn sie bei funktionalen Anforderungen nicht ganz so stabil sind.

Zähe Harze sind auf Langlebigkeit ausgelegt und eignen sich daher für mechanisch beanspruchte Teile oder Komponenten. Flexible Harze haben gummiartige Eigenschaften, die die Herstellung weicher, biegsamer Objekte ermöglichen.

Diese Harze werden häufig in der Schmuckherstellung und in der Zahnmedizin verwendet, vor allem weil sie beim Gießen recht sauber ausbrennen und so saubere Formen hinterlassen. Sie stellen auch biokompatible Harze her, die für medizinische Anwendungen wie Zahnimplantate oder Prothetik geeignet sind.

Vorteile des UV 3D-Drucks

Der UV-3D-Druck hat auch seine eigenen Vorteile gegenüber dem herkömmlichen 3D-Druck; daher verwenden die meisten Experten und Hobbyisten dieses Verfahren. Das Ergebnis des UV-3D-Drucks weist eine viel höhere Auflösung auf als die Drucke aus dem FDM-Verfahren, die fast nicht repliziert werden können.

Ein weiterer bedeutender Geschwindigkeitsvorteil ist das Aushärten ganzer Schichten in einem Schuss für DLP- und LCD-Technologien. Dadurch wird die Zeit, die für die Fertigstellung eines Drucklaufs benötigt wird, erheblich verkürzt, wodurch sich UV-3D-Drucker gut für das Rapid Prototyping und die Herstellung kleinerer Serien eignen.

Die UV-3D-Drucker sind innovativ in dem Sinne, dass sie eine sehr breite Palette von Harzen verarbeiten können, die je nach Art der Anwendung eingesetzt werden, von weichen Multimaterial-3D-Druck zu sehr hochfesten Verbundwerkstoffen. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, dass die Eigenschaft der minimalen Abfallerzeugung dem UV-3D-Druck zugeschrieben werden kann, da das Verfahren nur die für das Modell benötigte Menge an Harz aushärtet, so dass es in Bezug auf Nachhaltigkeitsaspekte von Vorteil ist.

Die Nachbearbeitung von UV-Drucken ist relativ einfach, da der Prozess oft nur aus Spülen und UV-Härtung besteht, was unter normalen Bedingungen die Integrität und Genauigkeit des Endprodukts gewährleistet.

UV 3D Drucker Anwendungen in verschiedenen Branchen

Es handelt sich um eine äußerst vielseitige und sehr präzise Technologie mit zahlreichen Anwendungen in verschiedenen Branchen. Ihre Anwendung umfasst einige der Präzisionszahnformen, chirurgische Führungen, Prothesen, Hörgeräte und andere Anwendungen, die über den zahnmedizinischen und medizinischen Bereich hinausgehen.

Es wird in der Schmuckindustrie verwendet, um detaillierte Modelle von Prototypen und gießbaren Wachsmodellen zu erstellen, so dass komplizierte Designs geschaffen werden können, die anders nicht hergestellt werden können.

In der Tat sind UV-Drucker für Ingenieure und Produktdesigner von großer Bedeutung, denn diese Technologie ermöglicht es, Konzepte innerhalb kürzester Zeit und völlig kostenlos zu überprüfen und zu wiederholen. Die Technologie kann für die Produktion von Einzelteilen eingesetzt werden und eignet sich daher sowohl für die Herstellung mechanischer Teile als auch für die Produktion von Prototypen.

Hobbyisten und Künstler, die neben anderen individuellen Modellen auch Miniaturen und Figuren drucken, drucken ebenfalls mit der hohen Auflösung und der glatten Oberfläche, die der Harzdruck ermöglicht.

Der UV-3D-Druck wächst derzeit immer noch rasant in den Branchen Bekleidung, Architektur, Lebensmittel und hat daher einen hervorragenden Einfluss auf die meisten Disziplinen

Einschränkungen des UV 3D-Drucks

Trotz all dieser Vorteile des 3D-Drucks gibt es auch Nachteile und Einschränkungen. Zunächst einmal sind einige der verwendeten Harzmaterialien zerbrechlich. Zum Beispiel sind Standardharze spröde und neigen dazu, unter Belastung zu brechen.

Der einzige wirkliche Nachteil dieser Technologie ist eine relativ kleine Druckfläche. Das Druckvolumen ist bei UV-Druckern in der Regel viel kleiner als bei herkömmlichen FDM-DruckerDas schränkt die Größe des Objekts ein, es sei denn, das Objekt muss in Teilen gedruckt und später zusammengesetzt werden.

Dies kann bei Harzen und den gedruckten Teilen, wie LCD-Bildschirmen oder UV-Projektoren, insgesamt sehr teuer sein, was die UV-3D-Drucktechnologie im Vergleich zu den filamentbasierten Techniken auf lange Sicht kostspieliger macht.

Der zweite Grund, warum Flüssigharze weniger gefragt sind, liegt in den Problemen, die sie verursachen, denn einige der Flüssigharze geben giftige Dämpfe ab, während andere auch Hautreizungen verursachen. Bei der Arbeit mit UV-Druckern müssen Sie für gute Belüftung sorgen und alle Schutzvorrichtungen verwenden.

Der letzte Schritt ist die Reinigung und UV-Härtung, die in der Tat einige Zeit in Anspruch nimmt. Die meisten der oben genannten Schritte sind jedoch ziemlich intuitiv. Keiner der oben genannten Schritte ist perfekt, aber das macht den UV-3D-Druckprozess ziemlich leistungsfähig für Anwendungen, die hohe Präzision erfordern.

Wie man einen UV-3D-Drucker für hohe Leistung pflegt

Die Wartung spielt eine sehr wichtige Rolle für die perfekte Leistung und die lange Lebensdauer eines UV-3D-Druckers. Die Bauplattform und der Behälter mit dem Harz können gereinigt werden, da sonst Harzreste die Qualität der Drucke beeinträchtigen.

Handhabung des Harzes

Harz 3D-Druck muss an einem kühlen Ort aufbewahrt werden und darf keinem direkten Sonnenlicht ausgesetzt werden. Außerdem sollten Sie nicht zulassen, dass er zu früh aushärtet.

Durch diese Filterung werden auch alle Rückstände entfernt, die beim Harzrecycling des Prozesses gereinigt werden müssen und die sonst beim Drucken stören könnten.

Die UV-Lichtquelle des Druckers muss in regelmäßigen Abständen überprüft werden, da auch bei LCD-, DLP- oder Laser-Lichtquellen im Laufe der Zeit eine Verschlechterung eintritt. Schwankungen bei der Aushärtung des Materials führen zu Qualitätseinbußen bei Ihren Drucken.

Die Schmierung der beweglichen Teile und der Leitung Schraube der Z-Achse ermöglicht die reibungslose und genaue Fortsetzung der Überlagerung.

Die Aktualisierung der Firmware des Herstellers ermöglicht einen leistungsfähigen Drucker, aber auch neue Funktionen im selben Drucker.

Die routinemäßige Wartung ist unkompliziert. Daher haben die Benutzer eine ganze Reihe der üblichen Probleme beim Drucken vermieden, die Lebensdauer ihrer Geräte erhalten und vor allem hervorragende Druckergebnisse erzielt.

Fazit

Der UV-3D-Druck hat die additive Fertigung in einer neuen Welt entdeckt: präzise Geschwindigkeit und Flexibilität. Seine Komplexität mit glatten Oberflächen, vor allem bei Produkten mit kleinsten Details, hat ihn zu einer Fundgrube für verschiedene Branchen wie das Gesundheitswesen, die Schmuckherstellung, den Maschinenbau und vieles mehr gemacht.

Fortschrittliche Technologien sorgen für eine hohe Zugänglichkeit und Benutzerfreundlichkeit beim UV-3D-Druck. Die Formulierung des Harzmaterials mit höchstmöglicher chemischer Reaktivität führt zu außergewöhnlich starken und vielleicht sogar noch widerstandsfähigeren Drucken aufgrund aller wahrscheinlichen funktionellen Verwendungen über die prototypischen Arten hinaus. Dickere Volumina entstehen also bei Aushärtungsprozessen, die mit Metall 3D-Druck.

Letztendlich ist der UV-3D-Druck kein Trend, sondern verändert das Gesicht der Zukunft der Fertigung. Ob Profi, Hobbyist oder Unternehmer - wenn Sie das Potenzial des UV-3D-Drucks erkennen, können Sie sich neue Türen zu Kreativität und Innovation öffnen.

FAQs

Was ist ein UV-3D-Drucker?

Dabei handelt es sich im Wesentlichen um einen 3D-Drucker mit UV-Technologie, der das flüssige Harz des zu erstellenden Objekts in hoher Auflösung aushärtet und dann sehr glatte Modelle erstellt. 

Wie unterscheidet sich der UV-Druck von FDM?

Das UV härtet die Harze aus, was zu einem genaueren Ergebnis als bei FDM führt, da FDM Kunststofffilamente schmilzt und so eine abschnittsweise Schichtung ermöglicht.

Welche Materialien können für den UV-3D-Druck verwendet werden?

Einige der beliebten Photopolymerharze, die für den UV-3D-Druck verwendet werden, sind Standardharze, zähe, flexible, gießbare und biokompatible Harze.

Ist UV-3D-Druck sicher?

Harze sind im Allgemeinen harmlos, aber es muss für eine angemessene Belüftung und Schutzausrüstung gesorgt werden, um neben dem Einatmen der Dämpfe keine Hautreizungen zu verursachen.

In welchen Branchen werden UV-3D-Drucker eingesetzt?

Die mit UV-3D-Druckern erstellten Modelle werden unter anderem im Gesundheitswesen, in der Schmuckherstellung, im Maschinenbau, im Produktdesign und für Hobbyanwendungen eingesetzt.