Der Gründer von RepRap und Urgestein der 3D-Druck-Szene, Dr. Adrian Bowyer, hat in einem aktuellen Blogbeitrag einen eigenen Ansatz zum Multi-Material- und Multi-Color-LCD-3D-Druck vorgestellt. Er veröffentlichte einen Brute-Force-Ansatz der das Resin zwar verschwenderisch verwendet, den 3D-Druck mehrerer Farben mit einem DLP-/LCD-3D-Drucker aber durchaus möglich machen könnte.

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Logo RepRapIn einem Blogbeitrag bringt Dr. Adrian Bowyer, der Gründer von RepRap, seinen Lesern seine Idee zum Multi-Material-3D-Druck mit zwei oder mehr Harzen (Resin) näher. Die Idee ist Bowyer zufolge einfach aber verschwenderisch und nichts für jene, die es vorziehen, Material zu sparen. Beim Harz-3D-Druck (DLP, SLA, MSLA) wird UV-empfindliches flüssiges Polymer in einen Tank gegossen, der auf einem transparenten Folienfenster ruht. Darunter befindet sich eine UV-Lichtmaschine, die durch eine LCD-Maske gefiltert wird, die bestimmte Bereiche des Harzes UV-Licht aussetzt. Die freigelegten Harzbereiche werden zu einer festen Schicht auf der Bauplatte ausgehärtet. Dann hebt das System die Bauplatte um einen Bruchteil eines Millimeters an und der Prozess wiederholt sich. Schicht für Schicht entsteht so ein neues dreidimensionales Objekt. Mehrere Materialien im Tank würden zu einer Kreuzkontamination führen, weshalb der Multi-Material-Druck beim DLP-/LCD-3D-Druck für Bowyer bisher keine Option waren.

Details zu Bowyers Multi-Material-LCD-3D-Druck-Lösung

Bowyers Multi-Material-Vorschlag für den DLP-/LCD-3D-Druck klingt einfach. Zuerst wird die erste Schicht in Harz A gedruckt und dann weggegossen. Dann kommt Harz B hinzu und die erste Schicht wird erneut in Harz B gedruckt. Bei der zweiten Schicht wird zuerst mit Harz B gedruckt und das dann weggegossen. Anschließend folgt wieder Harz A. Das geht so lange weiter, bis das Objekt gedruckt ist. Das Prozedere lässt sich automatisieren, indem zu einer seiner Ecken geneigt wird und die Harze mit einem Magnetventil abgelassen werden.

Doch Harz ist klebrig und einfaches Ausgießen verhindert die Kreuzkontamination nicht. Harz zu gießen und abzulassen führt außerdem zu Blasen, die erst entfernt werden müssten, bevor die Schicht ausgehärtet wird. Für Bowyer erscheint ein Brute-Force-Ansatz als die geeignete Lösung. Wenn der Anwender Harz A durch Harz B ersetzt, kann mit Harz B Harz A ersetzt werden. Die kontaminierte Harz-AB-Mischung könnte anschließend entsorgt werden. Dann folgt wieder reines Harz B für den Druck der nächsten Schicht und der Vorgang wird ebenfalls Schicht für Schicht wiederholt.

Das Problem mit den Blasen könnte eine Vakuumkammer lösen. Harze haben einen sehr niedrigen Dampfdruck, was sie für den konventionellen Harzguss im Vakuum geeignet macht.

Um es weniger verschwenderisch zu machen, wäre auch der Einsatz eines Lösungsmittels denkbar. Isopropylalkohol würde nicht funktionieren, da er einen Dampfdruck von 33 hPa bei 20 °C hat. Anilin, ein organisches Lösungsmittel mit niedrigerem Dampfdruck (0,4 hPa bei 20 °C) könnte funktionieren.

3D-Drucker Prusa SL1 und Cure and Wash CW1 und 3D-Druck-Harz
Beispiel für Harz-3D-Drucker, Material und Nachbearbeitungsmaschine von Prusa (Bild © Thomas Sanladerer).

Bowyer abschließend:

„Ich sehe keine technischen Gründe, warum der hier beschriebene Prozess nicht funktionieren würde. Und es könnte natürlich erweitert werden, um eine beliebige Anzahl von Harzen zu verwenden, nicht nur zwei, was Isolatoren und Leiter, unterschiedliche Füllmaterialien und unterschiedliche Farben ermöglicht.“

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