Was ist die Jacobs Working Curve?
Die Jacobs Working Curve, auch Working Curve oder Arbeitskurve genannt, ist ein fundamentales Konzept der Stereolithografie. Sie beschreibt mathematisch, wie tief UV-Licht in ein Photopolymer eindringt und es aushärtet. Das Modell wurde von Dr. Paul F. Jacobs in den 1990er Jahren entwickelt und ist bis heute die Grundlage für das Verständnis der Harzaushärtung in SLA-, DLP- und LCD-Druckern.
Mathematische Grundlage
Die Jacobs Working Curve basiert auf dem Beer-Lambert-Gesetz der Lichtabsorption. Die Aushärtetiefe Cd steht in logarithmischem Zusammenhang zur eingebrachten Belichtungsenergie E. Die Formel lautet: Cd = Dp × ln(E/Ec). Dabei ist Dp die Eindringtiefe des Lichts im Harz und Ec die kritische Energie, ab der die Polymerisation beginnt. Beide Werte sind materialspezifische Konstanten.
Materialparameter
Die Working Curve wird durch zwei charakteristische Harzparameter definiert:
- Dp (Penetration Depth): Tiefe, in der die Lichtintensität auf 1/e abfällt
- Ec (Critical Energy): Minimale Energie für den Start der Polymerisation
- Beide Werte variieren je nach Harzformulierung
- Pigmente und Füllstoffe reduzieren Dp erheblich
- Die Wellenlänge der Lichtquelle beeinflusst beide Parameter
Praktische Anwendung
Die Kenntnis der Working Curve ermöglicht die Berechnung optimaler Druckparameter. Für eine gewünschte Schichtdicke lässt sich die benötigte Belichtungsenergie ermitteln. Umgekehrt zeigt die Kurve, welche Aushärtetiefe eine bestimmte Belichtung erreicht. Diese Informationen helfen bei der Einstellung von Belichtungszeit und Lichtintensität für neue Harze oder unbekannte Drucker.
Ermittlung der Kurve
Die Working Curve eines Harzes wird experimentell bestimmt. Eine Reihe von Testbelichtungen mit unterschiedlichen Energiedosen wird durchgeführt. Die resultierende Aushärtetiefe wird gemessen. Die Messwerte werden in einem Diagramm aufgetragen und ergeben die charakteristische logarithmische Kurve. Aus dem Kurvenverlauf lassen sich Dp und Ec ablesen.
Bedeutung für die Druckqualität
Das Verständnis der Jacobs Working Curve erklärt viele Phänomene im Resin-Druck. Überbelichtung führt zu größerer Aushärtetiefe als die Schichtdicke und verursacht Detailverlust. Unterbelichtung härtet nicht tief genug und schwächt die Schichtverbindung. Die Balance zwischen ausreichender Tiefenhärtung und präziser Begrenzung ist der Schlüssel zu optimalen Druckergebnissen.
