Die Photopolymerisation im Materialbad, insbesondere die Laser-Stereolithografie (SL/SLA), war die erste 3D-Drucktechnologie auf dem Markt. Chuck Hull erfand sie 1984, patentierte sie 1986 und gründete 3D Systems. Bei diesem Verfahren wird ein photoaktives Monomermaterial in einem Materialbad mittels Laserstrahl polymerisiert. Die photopolymerisierten (ausgehärteten) Schichten haften an einer Bauplattform, die sich je nach Hardware auf und ab bewegt und so die Bildung sukzessiver Schichten ermöglicht. SLA-Systeme können mit einem kleinen Laserstrahldurchmesser auch sehr kleine und präzise Bauteile herstellen (Mikro-SLA oder µSLA). Mit einem größeren Strahldurchmesser und längeren Produktionszeiten lassen sich zudem sehr große Bauteile in Bauräumen von über zwei Kubikmetern fertigen.
Der SLA-1 Stereolithographie-Drucker (SLA), der erste kommerzielle 3D-Drucker, wurde 1987 von 3D Systems vorgestellt.
Es gibt heute verschiedene Varianten der Photopolymerisationstechnologie. Die erste nach SLA entwickelte Technologie war DLP (Digital Light Processing), entwickelt von Texas Instruments und 1987 auf den Markt gebracht. Anstelle eines Laserstrahls verwendet die DLP-Technologie einen digitalen Lichtprojektor (ähnlich einem herkömmlichen Fernsehprojektor). Dadurch ist sie schneller als SLA, da sie eine ganze Schicht des Objekts gleichzeitig photopolymerisieren kann (ein sogenanntes „planares“ Verfahren). Die Qualität der Bauteile hängt jedoch von der Auflösung des Projektors ab und nimmt mit zunehmender Größe ab.
Ähnlich wie die Materialextrusion wurde auch die Stereolithografie durch die Verfügbarkeit kostengünstiger Systeme zugänglicher. Die ersten kostengünstigen Systeme basierten auf den ursprünglichen SLA- und DLP-Verfahren. In den letzten Jahren hat sich jedoch eine neue Generation ultra-kostengünstiger, kompakter Systeme mit LED/LCD-Lichtquellen entwickelt. Die nächste Evolutionsstufe der Photopolymerisation im Vakuumbad ist die sogenannte „kontinuierliche“ oder „schichtlose“ Photopolymerisation, die typischerweise auf einer DLP-Architektur basiert. Diese Verfahren nutzen eine Membran, in der Regel Sauerstoff, um schnellere und kontinuierliche Produktionsraten zu ermöglichen. Das Patent für diese Art der Stereolithografie wurde 2006 von EnvisionTEC, einem DLP-Unternehmen, das nach der Übernahme durch Desktop Metal in ETEC umbenannt wurde, erstmals angemeldet. Carbon, ein Unternehmen aus dem Silicon Valley, brachte diese Technologie jedoch 2016 als erstes auf den Markt und hat sich seitdem als Marktführer etabliert. Die Technologie von Carbon, bekannt als DLS (Digital Light Synthesis), bietet deutlich höhere Produktivitätsraten und die Möglichkeit, Bauteile aus langlebigen Hybridmaterialien herzustellen, die Duroplaste und Photopolymere kombinieren. Andere Unternehmen wie 3D Systems (Abbildung 4), Origin (jetzt Teil von Stratasys), LuxCreo, Carima und andere haben ebenfalls ähnliche Technologien auf den Markt gebracht.
Veröffentlichungsdatum: 29. März 2025
