16.11.2022 – Kategorie: Produktionsprozesse, Sponsored-Post

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Was macht ein Pixel im 3D-Druck aus?

Quelle: BMF

Was bedeutet ein Pixel für die Auflösung, Genauigkeit und Präzision im Mikro-3D-Druck? Der Trend zur Miniaturisierung ist ungebrochen, deshalb setzen Fertigung und Prototyping verstärkt auf den 3D-Druck mit Mikropräzision. Doch welches Verfahren eignet sich für welche Bauteile? Wie erreicht man die nötige Auflösung, Genauigkeit und Präzision?

Wenn der Trend zur Miniaturisierung in vielen Branchen weiter zunimmt, brauchen wir in Fertigung und Prototyping Technologien, welche die erforderliche hohe Auflösung, Genauigkeit und Präzision erreichen. Die Vorteile des Mikro-3D-Drucks werden umso bedeutender, je kleiner und komplexer die Teile werden. Lange Vorlaufzeiten und hohe Kosten, die mit herkömmlichen Verfahren wie der Mikro-CNC-Bearbeitung und dem Mikrospritzguss verbunden sind, lassen die Vorteile des Mikro-3D-Drucks klar hervortreten, die gerade in den kürzeren Vorlaufzeiten und den niedrigeren Kosten für die Herstellung von Prototypen und die Produktion liegen. Doch hier profitiert man nicht nur von höherer Geschwindigkeit und niedrigeren Kosten: Man kann auch Teile herstellen, die sich mit anderen Methoden nicht so leicht, in manchen Fällen überhaupt nicht produzieren lassen!

Was ist ein Pixel und warum ist es wichtig?

Ein Pixel ist der Grundbaustein eines digitalen Bildes, ein 2D-Element, aus dem die Daten eines Bildes bestehen. Eine Sammlung von Pixeln ergibt das gesamte Bild oder den gesamten Datensatz. Die Definition eines Pixels hängt vom jeweiligen Kontext ab und kann als Quadrat, Kreis oder Rechteck bezeichnet werden. Jedes Pixel hat eine eindeutige geometrische Koordinate, Größe und die Fähigkeit, eine Vielzahl von Farben zu projizieren. Die neue 3D-Druck-Technologie der Präzisionsmikro-Stereolithografie (PµSL) von BMF ist eine Variante von DLP, bei der ein Projektor verwendet wird, um eine Schicht flüssiges Harz auf einmal auszuhärten. Bei dieser Methode bestimmt die Pixelgröße die Auflösung des Druckers in der XY-Ebene. Das Pixel ist beim projektionsbasierten Druck so wichtig, weil es das kleinste Element ist, aus dem sich ein Merkmal bilden kann. Stellen Sie sich vor, Sie haben ein Haus, das aus tausenden Ziegeln besteht. Der Ziegelstein wäre in diesem Fall das Pixel, der kleinste Baustein, der für den Bau verwendet werden kann. Dieser Baustein funktioniert gut, wenn Sie ein großes Haus haben, das viele Bausteine benötigt, aber mit demselben Baustein kann man nichts bauen, was kleiner ist als der Baustein selbst. Die einzige Lösung wäre in diesem Fall, das zu bauende Teil zu vergrößern (ein größeres Haus) oder die Größe des Ziegels selbst zu verringern, (damit sich die kleineren Größen im Bauprozess realisieren lassen). Wenn man dieselbe Analogie anwendet, ist der Prozess hinter PμSL das Schrumpfen der Ziegelsteine (Pixel), damit kleinere Merkmale realisiert werden können.

Nach diesem Konzept werden beim PμSL-3D-Druck fortschrittliche optische Verfahren eingesetzt, um die Pixelgröße auf kleinere Werte zu reduzieren, was direkt zu einer höheren Auflösung führt. Die Einstellung der Pixel auf kleinere Größen ermöglicht es PµSL, mit einer viel geringeren minimalen Größe zu drucken (1 Pixel = 2 μm im Quadrat, was bedeutet, dass minimale Strukturgrößen von 10 μm möglich sind), während gleichzeitig eine hohe Präzision und Genauigkeit beibehalten wird.

Die drei Bilder stellen alle einen 100 μm großen Kreis dar. Das linke Bild auf verwendet 2 μm Pixel zur Annäherung an den Kreis, das mittlere 10 μm Pixel und das rechte 25 μm Pixel.
Bild: BMF

Mehr über die Projektionsmikro-Stereolithografie

Die von BMF entwickelte PμSL-Technologie nutzt die Vorteile des harzbasierten DLP-Drucks und überwindet die begrenzenden Faktoren und Schwierigkeiten, die mit diesem Verfahren verbunden sind. Durch diese Variation der Technologie wurde eine Plattform geschaffen, die eine höhere Auflösung, Genauigkeit und Toleranz als andere Systeme im Bereich des SLA- oder DLP-3D-Drucks ermöglicht.

Whitepaper vergleicht Technologien und erläutert Verfahren

Wollen Sie mehr über die Bedeutung eines Pixels für die Auswahl der passenden Technologie für die Mikroproduktion erfahren? In unserem Whitepaper werden, ausgehend von der Bedeutung eines Pixels, die Technologien SLA, DLP und PµSL verglichen und das neue Verfahren der Projektionsmikro-Stereolithografie ausführlich erklärt.

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