3D-Druckverfahren:

High-Area Rapid Printing (HARP)

High-Area Rapid Printing (HARP) ist eine bahnbrechende 3D-Drucktechnologie, die auf Stereolithographie basiert. Sie ermöglicht höheren Durchsatz und produziert Objekte in kürzester Zeit. Erfahren Sie mehr über diese Technologie, ihre Vor- und Nachteile sowie ihren Einfluss auf die Zukunft der additiven Fertigung.

Definition und Bedeutung

Bei dem High-Area Rapid Printing (HARP) handelt es sich um eine Hochgeschwindigkeits-Photopolymerisationstechnologie, die auf der Basis der Stereolithographie arbeitet, aber einen wesentlich höheren Durchsatz ermöglichen soll. Entwickelt wurde sie von Forschern der im US-Bundesstaat Illinois ansässigen Northwestern University, die dazu mit dem Unternehmen Azul 3D, Inc. den 3D-Drucker LAKE konstruierten. Mit Hilfe dieses 3D-Druckers soll ein Objekt in Menschengröße binnen weniger Stunden gedruckt werden können. Der erste LAKE-3D-Drucker brachte es auf eine Druckleistung von knapp 50 Zentimetern pro Stunde.

Leistung und Einsatzgebiete des LAKE 3D-Druckers

Angaben der Entwickler zufolge kann das HARP-Verfahren sowohl bei der Auflösung als auch der Druckgeschwindigkeit mit herkömmlichen Herstellungsverfahren mithalten. Der LAKE 3-Drucker ist gegenüber anderen SLA-Geräten mit einem deutlich größeren Druckbett ausgestattet. Dieses misst 254 x 305 x 610 mm. Der 3D-Drucker kann also eine Vielzahl an Objekten gleichzeitig, aber auch große Einzelteile in kürzester Zeit fertigen, ohne dass es Einschränkungen beim Material oder der Größe bedarf.

Innovative Technologie des HARP-Verfahrens

Dafür verwendet das High-Area Rapid Printing (HARP) eine neue Version der Stereolithographie. Der LAKE 3D-Printer druckt vertikal und nutzt projiziertes ultraviolettes Licht, um das flüssige Harz zu einem festen Kunststoff auszuhärten. Dadurch lassen sich sowohl elastische als auch keramische Teile drucken, die mechanisch robust sind. Sie können beispielsweise in Autos und Flugzeugen verbaut, aber auch in der Zahnmedizin, in der Modebranche und bei der Fertigung von Orthesen eingesetzt werden.

Lösung des Hitzeproblems in der HARP-Technologie

SLA-3D-Drucker erzeugen allerdings bei großen Geschwindigkeiten eine große Hitze, die bei bis zu 180 Grad Celsius liegen kann. Diesem Problem hat man sich bei der Entwicklung der HARP-Technologie angenommen. Man nutzt hier eine Antihaftflüssigkeit, welche sich wie flüssiges Teflon verhält. Dazu projiziert HARP Licht durch ein Fenster, um das Harz auf einer sich vertikal bewegenden Platte zu verfestigen. Dabei fließt das flüssige Teflon über das Fenster, um so die Wärme abzuführen, und zirkuliert als nächstes durch eine Kühleinheit. Somit schuf man eine Schnittstelle, die die Wärme ableitet. Die Schnittstelle ist antihaftbeschichtet, was verhindert, dass das Harz am Drucker selbst haften bleibt. Da die Objekte nicht immer wieder vom Druckwannenboden getrennt werden müssen, erreicht man eine deutlich höhere Druckgeschwindigkeit. Es werden also keine Gussformen und auch keine Lager mehr benötigt, um spezielle Geometrien oder auf Vorrat zu produzieren, sondern kann nun mit der HARP-Technologie on-demand arbeiten, so ein Mitarbeiter des LAKE-Herstellers Azul.

Vorteile der HARP-Technologie im Vergleich zu traditionellen Methoden

Von Interesse ist auch, dass beim Einsatz der HARP-Technologie keine umfangreiche Nachbearbeitung notwendig ist, um die gewünschte Geometrie zu erhalten, denn die HARP-Technologie arbeitet mit hochauflösenden Lichtmustern.

Vor- und Nachteile von HARP

Im Gegensatz zu anderen Drucktechnologien bietet HARP eine Reihe von Vorteilen. Es ermöglicht nicht nur eine höhere Druckgeschwindigkeit, sondern auch eine größere Produktionsflexibilität, da eine breite Palette von Materialien und Größen verarbeitet werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht in der deutlichen Reduzierung von Abfall, da das Verfahren auf Vorrat druckt. Allerdings ist eine der Herausforderungen, die das HARP-Verfahren mit sich bringt, die Notwendigkeit einer sorgfältigen Temperaturkontrolle, um Überhitzung zu vermeiden. Zudem kann das Verfahren derzeit nur flüssige Harze verarbeiten, was die Materialauswahl einschränkt.

Vorteile Nachteile
Höhere Druckgeschwindigkeit im Vergleich zu traditionellen 3D-Druckmethoden Erfordert sorgfältige Temperaturkontrolle zur Vermeidung von Überhitzung
Größere Produktionsflexibilität durch die Verarbeitung verschiedener Materialien und Größen Begrenzte Materialauswahl, da derzeit nur flüssige Harze verarbeitet werden können
Reduzierung von Abfall durch Drucken auf Vorrat Höhere Anfangskosten im Vergleich zu einigen anderen 3D-Druckverfahren
Keine umfangreiche Nachbearbeitung notwendig Komplexität der Technologie erfordert spezifisches technisches Wissen und Erfahrung
Potenzial für eine breite Palette von Anwendungen in verschiedenen Branchen

Ausblick auf die Zukunft des HARP-Verfahrens

Bisher gibt es noch keine etablierten Verfahren, die das HARP-Verfahren abgelöst haben. Allerdings besteht großes Potenzial für Weiterentwicklungen und Verbesserungen, etwa in Bezug auf die Handhabung von Materialien oder die Effizienz des Druckprozesses. Es wird erwartet, dass HARP in den kommenden Jahren eine immer größere Rolle in der additiven Fertigungsindustrie spielen wird. Über die weiteren Entwicklungen berichten wir täglich im 3D-grenzenlos Magazin (Newsletter abonnieren).

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