Was ist UV-Härtung?

UV-Härtung ist ein chemischer Prozess, bei dem lichtempfindliche Materialien durch ultraviolette Strahlung von einem flüssigen in einen festen Zustand übergehen. Im Resin-3D-Druck ist die UV-Härtung das grundlegende Funktionsprinzip. Die präzise Kontrolle dieses Prozesses ermöglicht die schichtweise Fertigung komplexer dreidimensionaler Objekte.

Chemischer Mechanismus

Die UV-Härtung basiert auf der Fotopolymerisation. Fotoinitiatoren im Harz absorbieren UV-Photonen und erzeugen reaktive Radikale. Diese Radikale greifen die Doppelbindungen der Monomere an und starten Kettenreaktionen. Die Monomere verbinden sich zu langen Polymerketten, die sich untereinander vernetzen und ein festes dreidimensionales Netzwerk bilden.

UV-Härtung im Druckprozess

Während des Drucks erfolgt die UV-Härtung kontrolliert und schichtweise:

Lichtquelle aktiviert definierte Bereiche jeder Schicht
Belichtungszeit steuert den Aushärtegrad
Frische Schicht verbindet sich mit vorheriger
Unbelichtete Bereiche bleiben flüssig
Prozess wiederholt sich für jede Schicht

Nachhärtung

Nach dem Druck ist die UV-Härtung noch nicht vollständig. Die Oberflächen und das Innere enthalten teilweise unreagierte Bestandteile. Eine Nachhärtung in einer UV-Kammer vervollständigt die Polymerisation. Erst danach erreicht das Material seine spezifizierten mechanischen und thermischen Eigenschaften. Die Nachhärtung entfernt auch die oft klebrige Oberflächenschicht.

Parameter der UV-Härtung

Mehrere Parameter beeinflussen die Qualität der UV-Härtung. Die Wellenlänge muss zum Fotoinitiator des Harzes passen. Die Lichtintensität bestimmt die Reaktionsgeschwindigkeit. Die Belichtungszeit steuert den Aushärtegrad. Die Schichtdicke beeinflusst, wie tief das Licht eindringt. Pigmente und Füllstoffe können die Lichteindringtiefe reduzieren.

Über- und Unterbelichtung

Die richtige Balance der UV-Härtung ist kritisch. Unterbelichtung führt zu weichem, instabilem Material mit schlechter Schichthaftung. Überbelichtung verursacht Detailverlust durch Lichtstreuung in benachbarte Bereiche. Das optimale Belichtungsfenster variiert je nach Harz, Schichtdicke und Druckerhardware und muss durch Tests ermittelt werden.