Stereolithography

Stereolithografie, kortweg SLA, is de grootvader van alle 3D-printtechnieken. Het was de allereerste methode die in de jaren '80 werd gepatenteerd, en tot op de dag van vandaag blijft het de gouden standaard voor wie op zoek is naar gladde oppervlakken en extreme details. Waar FDM-printers werken met een draad plastic, werkt een SLA-printer met een vloeistof: fotopolymeer hars (resin).

SLA staat bekend om zijn vermogen om waterdichte, luchtdichte en isotrope onderdelen te maken die eruitzien alsof ze uit een spuitgietmatrijs komen. Het proces is echter wel wat bewerkelijker en 'viezer' dan het printen met filament.

Hoe werkt Stereolithografie?

Het hart van een SLA-printer is een bak met vloeibare kunststofhars. Deze hars heeft een bijzondere eigenschap: hij wordt hard zodra er UV-licht op valt. Onder deze bak (of erboven, bij industriële machines) bevindt zich een nauwkeurige UV-laser.

Het proces begint wanneer het bouwplatform in de vloeistof zakt, tot er slechts een heel dun laagje hars tussen het platform en de bodem van de tank zit. De laser schiet vervolgens razendsnel heen en weer via spiegels (galvanometers) en tekent de vorm van de eerste laag in de vloeistof. Waar de laser de hars raakt, hardt het direct uit en hecht het aan het platform.

Zodra de laag klaar is, beweegt het platform een stukje omhoog om de verse laag los te trekken van de bodem van de tank (het 'peel' mechanisme), waarna het weer zakt voor de volgende laag. Dit herhaalt zich duizenden keren. Het object wordt dus letterlijk uit de vloeistof getrokken.

Het geheim van Isotropie

Een van de grootste technische voordelen van SLA ten opzichte van FDM is isotropie. Bij FDM zijn de lagen vaak de zwakke plek; je kunt ze van elkaar lostrekken. Bij SLA gaan de lagen een chemische verbinding met elkaar aan. Omdat de hars nog niet 100% uitgehard is ('green state') wanneer de volgende laag erop komt, polymeriseren de lagen in elkaar. Dit betekent dat een SLA-print in alle richtingen (X, Y en Z) vrijwel even sterk is. Dit maakt de techniek ideaal voor waterdichte behuizingen of onderdelen waar luchtstroom doorheen moet.

Ondersteuning: Een noodzakelijk kwaad

Net als bij andere technieken kun je bij SLA niet in het luchtledige printen. Je hebt supports nodig. Maar waar FDM-supports vaak als dikke pilaren worden geprint, lijken SLA-supports meer op een fijnmazig steigerwerk van dunne takjes.

Omdat de print ondersteboven aan het platform hangt, vecht je bij SLA constant tegen de zwaartekracht en de zuigkracht van de vloeistof. Modellen worden daarom vaak onder een hoek van 45 graden geprint. Dit vermindert het oppervlak per laag en zorgt dat de print niet losgetrokken wordt van het platform. De contactpunten van de supports zijn heel klein, waardoor je ze na het printen met minimale littekens kunt wegknippen.

De 'Sticky' kant: Nabewerking

SLA-printen stopt niet wanneer de machine klaar is. Sterker nog, dan begint het echte werk pas. Het model komt kletsnat en kleverig uit de printer, bedekt met niet-uitgeharde hars. Je kunt het niet met blote handen aanraken (handschoenen zijn verplicht).

Wassen (Washing): Het model moet eerst grondig gewassen worden, meestal in een bad met Isopropylalcohol (IPA). Dit lost de overtollige vloeibare hars aan de buitenkant op.
Uitharden (Curing): Na het wassen is het model nog wat zacht. Om zijn uiteindelijke sterkte en hittebestendigheid te krijgen, moet het 'nagebakken' worden in een UV-kamer. Pas na deze 'post-curing' bereikt het materiaal zijn volledige mechanische eigenschappen.

Materialen: Van tandarts tot ingenieur

De kracht van SLA zit in de chemie. Door de formule van de hars aan te passen, krijg je compleet andere eigenschappen:

Standard Resin: Voor visuele prototypes. Het is hard en glad, maar vrij bros. Als je het laat vallen, spat het vaak als glas uit elkaar.
Tough / Durable Resin: Ontwikkeld om de eigenschappen van ABS of Polypropyleen na te bootsen. Deze materialen kunnen buigen en klappen opvangen zonder te breken.
Dental & Bio-compatible: Harsen die veilig zijn voor contact met het menselijk lichaam. Deze worden massaal gebruikt voor het printen van bitjes, kronen en chirurgische boormallen.
Castable Wax: Een hars die volledig wegbrandt zonder as achter te laten. Juweliers gebruiken dit om een ring te printen, deze in gips te gieten, de hars weg te branden en het gat te vullen met goud of zilver.

Wanneer kies je voor SLA?

SLA is de logische keuze als precisie en afwerking belangrijker zijn dan kosten of snelheid. Als je de laagjes van een FDM-print niet mag zien, of als je onderdelen nodig hebt die waterdicht moeten zijn, is SLA de beste optie.

Denk aan proefmodellen voor consumentenelektronica, gedetailleerde miniaturen voor bordspellen, of complexe mallen voor de medische industrie. Houd er wel rekening mee dat je een geventileerde werkruimte nodig hebt en bereid moet zijn om met chemicaliën te werken.