Experimentelle Untersuchung des Einflusses der Prozessparameter auf die geometrischen Eigenschaften beim Stereolithographie-3D-Druck-Verfahren

Experimental investigation of the influence of process parameters on geometric properties in stereolithography 3D printing

Masterthesis, Bachelorthesis

In dieser Arbeit soll der Einfluss der Prozessparameter (Lichtmenge bzw. Lichtintensität und Belichtungsdauer) auf die geometrischen Abweichungen 3D-gedruckter Teile bei der Graustufen-MSLA untersucht werden. Hieraus sollen Korrekturansätze entwickelt werden, mit denen die geometrische Genauigkeit des Drucks erhöht werden kann.

Aufgabenstellung

Masken-Stereolithographie (MSLA) ist ein 3D-Druck-Verfahren, bei dem 3D-Strukturen durch schichtweises Belichten eines flüssigen Kunststoffharzes mit UV-Licht erzeugt werden. Durch eine projizierte LCD-Maske wird dabei gesteuert wo in einer Schicht bzw. wie stark das Material aushärten bzw. flüssig bleiben soll. Dabei entscheiden u.a. die Lichtintensität (Graustufe der Maske) und die Belichtungs¬zeit über den Aushärtungsgrad des Harzes.

Die Lichtmenge und der Aushärtungsgrad beeinflussen dabei nicht nur die mechanischen Eigenschaften des Materials, sondern auch etwaige geometrische Abweichungen in den erzeugten Bauteilen. Diese Abweichungen sind vor allem bei der Modellierung dünner und leichter Strukturen, sog. Gitterstrukturen und Metamaterialien, wesentlich und sollten vor dem Druck durch geometrische Korrekturmaßnahmen behoben werden.

In dieser Arbeit soll der Einfluss der Prozessparameter auf die geometrischen Abweichungen 3D-gedruckter Teile bei der Graustufen-MSLA untersucht werden. Unterschiedlich komplexe Geometrien sollen mit unterschiedlichen Belichtungszeiten und Lichtintensitäten gedruckt werden, um deren Abweichung vom ursprünglichen Design zu untersuchen. Basierend auf den experimentellen Ergebnissen sollen Korrekturansätze entwickelt werden, mit denen die geometrische Genauigkeit des Drucks erhöht werden kann.

Arbeitsschritte

  • Einarbeitung mit vorhandenem MSLA-3D-Drucker und Software
  • Entwerfen und Drucken verschiedener komplexer Geometrien mit unterschiedlichen Prozessparametern
  • Systematische Untersuchung der geometrischen Abweichungen der gedruckten Bauteile
  • Formelle Darstellung des Zusammenhangs von Prozessparametern und geometrischen Abweichungen und wenn möglich Entwicklung eines Workflows zur Geometriekorrektur
  • Validierung der Korrelation durch den 3D-Druck von gradierten Strukturen