3D-Drucksysteme für die Mikroproduktion

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Mit Boston Micro Fabrication (BMF) betritt ein neuer Anbieter von hochpräzisen DLP-Systemen den deutschsprachigen Markt. In der additiven Fertigung mit Polymeren und Verbundwerkstoffen produzieren die microArch 3D-Drucker von BMF hochpräzise Bauteile bei 2μm Druckauflösung mit +/- 10µm Maßstabsgenauigkeit.

Das microArch-System von BMF beruht auf einem 3D-Druckverfahren namens PμSL (Projektions-Mikro-Stereolithografie). Diese Form der Stereolithografie ermöglicht die schnelle Photopolymerisation einer gesamten Harzschicht durch einen UV-Lichtblitz in mikroskopischer Auflösung.

Die Drucksysteme von BMF

Die Produktreihen von BMF sind nach möglicher Auflösung gegliedert. Das Einstiegsmodell microArch P150, erzeugt mit einer Auflösung bis zu 25μm kleine, detaillierte Teile und überzeugt durch geringe Investitionskosten.

Gleich drei Drucker erreichen 10μm Auflösung und richten sich an Unternehmen und Universitäten, die ultrahohe Auflösung, Genauigkeit und Präzision in einem Desktop-Paket benötigen. Bei äußerlich gleichen Abmessungen bietet der microArch P140 einen Bauraum von 19,2 × 10,8 × 45 Millimetern, microArch S140 dagegen 94 x 52 x 45 Millimeter.

Das neueste Mitglied dieser Baureihe wurde entwickelt, um den besonderen Anforderungen der industriellen Produktion gerecht zu werden. Der microArch S240 baut in 100 x 100 x 75 Millimetern oder 750 Kubikzentimetern. Eine zusätzliche Walze, die das Harz über der Bauplatte verteilt, bringt eine bis zu zehnmal höhere Druckgeschwindigkeit als andere Modelle. Dies lässt sich zur Produktion größerer Teile ebenso nutzen, wie für einen höheren Durchsatz vieler kleiner Teile. Die Auflösung beträgt 10 µm bei +/- 25 µm Toleranz, wie bei den anderen Druckern dieser Serie. Das offene Materialsystem des Druckers ist in der Lage, höhere Viskositäten zu verarbeiten, was zur Produktion von stärkeren Teilen führt. Dadurch lassen sich Hochglanzoberflächen, scharfe Kanten oder glatte Kanäle erreichen. Ebenso werden Materialien mit höherem Molekulargewicht gedruckt, wie Verbundpolymere in Industriequalität und Keramik.

Die höchste Auflösung von 2 µm erreichten die Drucker der Serie microArch 130, bei Schichtdicken von 5 µm bis 20 µm. Zwei Varianten eröffnen die Wahl zwischen einem Bauraum von 3,84 × 2,16 × 10 Milimetern und 50 x 50 x 10 Millimetern. Sie liefern einen ultra-hochauflösenden Druck für Prototypen oder Kleinserien.

Anwendungsbeispiel Ruhr-Universität Bochum

An der Ruhr-Universität Bochum (RUB) bewähren sich Versuchsteile, die von BMF produziert wurden. Auf einem microArch™ S240 3D-Drucker wurden 18 Versionen einer hochpräzisen Düse mit steileren und flacheren Ausgängen, mit einem Präzisionsgrad von wenigen Zehntel Mikrometern, im Verfahren der Projektionsmikro-Stereolithografie (PµSL) erstellt. "Ich empfehle die PµSL-Technologie von BMF für Spektroskopie-Komponenten, weil sie mit der erforderlichen Genauigkeit druckt", sagt Adrian Buchman, Doktorand am Lehrstuhl für Physikalische Chemie II an der Ruhr-Universität Bochum. "So lassen sich schnell verschiedene Spezifikationen aus einem Polymer herstellen, das dem erforderlichen Druck standhält."

Anwendungsbeispiel Goethe-Universität Frankfurt

Für das Buchmann-Institut für Molekulare Bio-Wissenschaften an der Goethe-Universität in Frankfurt konnte BMF erfolgreich Versuchstiterplatten für das Thermoformen von Mikroskopierfolien produzieren. Dabei hängt die Qualität des Endprodukts stark von den Formeigenschaften wie Oberflächendetails und Glätte ab. Außerdem sind Formwerkstoffe mit den richtigen thermischen und mechanischen Eigenschaften erforderlich, um Qualität und Konsistenz zu gewährleisten. "Wir haben die Teile ausgiebig getestet“, erklärt Dr. Francesco Pampaloni, Principal Investigator (PI) am Buchmann-Institut. "Die Formen von BMF haben eine hohe Auflösung und Oberflächengüte, so dass sie sehr gut für das Thermoformen der für die Zellkultur erforderlichen Mikromerkmale geeignet sind." Insbesondere die Glätte und die Details, die durch den Einsatz der PµSL-Technologie erzielt wurden, übertrafen die Auflösung von Standard-SLA-Druckern bei weitem.