Stereolithografie

Stereolithografie (SLA) is de pionier onder de 3D-printtechnieken. Het was de allereerste methode die in de jaren ‘80 gepatenteerd werd en geldt vandaag nog altijd als dé referentie voor wie een strakke afwerking en haarscherpe details wil. Waar FDM-printers werken met een plastic draad, gebruikt een SLA-printer vloeibaar fotopolymeerhars (resin).

SLA is gekend voor het maken van waterdichte, luchtdichte en isotrope stukken die eruitzien alsof ze uit een matrijs komen. Het proces vraagt wel wat meer werk en is ‘vuiler’ dan printen met filament.

Hoe verloopt Stereolithografie?

Het kloppende hart van een SLA-printer is een bakje met vloeibare kunsthars. Die hars krijgt ineens een vaste vorm zodra die met UV-licht in aanraking komt. Onder of boven deze bak (afhankelijk van het type toestel) bevindt zich een uiterst precieze UV-laser.

Eerst zakt het bouwplatform in de resin tot er net een dun laagje tussen het platform en de bodem zit. De laser beweegt pijlsnel over en weer via spiegeltjes (galvanometers) en tekent de eerste laag uit in de vloeistof. Waar de laser de hars raakt, hardt deze meteen uit en hecht zich aan het platform.

Na elke laag gaat het platform een beetje omhoog zodat de vers gevormde laag loskomt van de tankbodem (het ‘peel’-mechanisme), en dan zakt het weer voor de volgende laag. Dit proces herhaalt zich duizenden keren. Zo ’trek’ je het stuk als het ware uit het bad.

Waarom is Isotropie zo belangrijk?

Een van de belangrijkste troeven van SLA tegenover FDM is isotropie. FDM-prints breken vaak tussen de lagen. Bij SLA gaan de verschillende lagen een chemische verbinding aan. Omdat de resin nog niet volledig uitgehard is (‘green state’) wanneer de volgende laag gelegd wordt, versmelten de lagen met elkaar. Hierdoor is een SLA-print in alle richtingen (X, Y, Z) nagenoeg even sterk. Perfect voor waterdichte behuizingen of onderdelen waar lucht doorheen stroomt.

Ondersteuning: een noodzakelijk kwaad

Net als bij andere technieken kan je bij SLA niet zomaar in het luchtledige printen. Je hebt supports nodig. Maar terwijl FDM-supports vaak massieve pilaren zijn, lijken die bij SLA eerder op een fijn raderwerk van kleine takjes.

Omdat de print ondersteboven aan het platform hangt, heb je bij SLA voortdurend last van zwaartekracht en de zuigende werking van de vloeistof. Daarom wordt er meestal onder een hoek van ongeveer 45 graden geprint. Dit vermindert het oppervlak per laag en maakt het risico kleiner dat de print loskomt. De supportpunten zijn erg klein, wat het nabehandelen vergemakkelijkt en zorgt voor amper zichtbare littekens.

De 'plakkerige' kant: nabehandeling

Als het printen klaar is, ben je nog niet aan het einde. Integendeel, dan moet het echte werk nog beginnen. Het stuk komt druipend en plakkerig uit de printer, vol onuitgeharde resin. Je moet het altijd behandelen met handschoenen aan.

• Wassen (Washing): Je spoelt het stuk eerst grondig af, meestal in een badje isopropylalcohol (IPA). Zo verdwijnt de overtollige vloeibare hars aan de buitenkant.
• Uitharden (Curing): Na het wassen is het model nog wat zacht. Om het zijn finale stevigheid en hittebestendigheid te geven, gaat het in een UV-oven om uit te harden. Pas daarna zijn de mechanische eigenschappen optimaal.

Materialen: Van tandarts tot ingenieur

De mogelijkheden van SLA zitten grotendeels in de recepten van de resin. Door het samenstellen van de hars aan te passen, verkrijg je telkens andere eigenschappen:

• Standard Resin: Ideaal voor visuele prototypes. Hard en glad, maar vrij breekbaar. Valt het op de grond, dan spat het makkelijk uiteen als glas.
• Tough / Durable Resin: Ontwikkeld om eigenschappen van ABS of polypropyleen na te bootsen. Kan buigen en schokken opvangen zonder te breken.
• Dental & Bio-compatible: Harsen die veilig zijn voor direct contact met het menselijk lichaam. Wordt veel gebruikt voor bijvoorbeeld spalken, kronen en boormallen in de medische sector.
• Castable Wax: Hars die volledig wegbrandt zonder restjes achter te laten. Ideaal voor juweliers: ring printen, omhullen met gips, hars wegsmelten en het ‘negatief’ vullen met edelmetaal.

Wanneer kiezen voor SLA?

SLA is dé keuze wanneer nauwkeurigheid en afwerking belangrijker zijn dan prijs of snelheid. Wil je geen zichtbare laagjes zoals bij FDM, of heb je absoluut waterdichte stukken nodig, dan is SLA de beste keuze.

Denk aan conceptmodellen voor consumentenelektronica, miniaturen voor bordspellen of ingewikkelde matrijzen voor medische toepassingen. Let wel: je hebt een goed verluchte ruimte nodig en je moet zorgvuldig met chemicaliën omspringen.