Nachbearbeitung von 3D-Drucken: Best Practices für Photopolymere

In der 3D-Fertigung mit Photopolymeren (SLA, DLP, LCD, Inkjet, volumetrisch etc.) ist die Nachbearbeitung kein kosmetischer Schlusspunkt – sie ist eine funktionale Notwendigkeit. Photopolymer-Bauteile kommen chemisch unvollständig aus dem Drucker.

Ohne korrekte Nachbearbeitung verfehlen sie häufig die Erwartungen an mechanische Stabilität, Masshaltigkeit, thermische Performance und Erscheinungsbild.

Manuelle Werkzeuge und Workflow: Best Practices

Die beste Prävention gegen Beschädigungen in der Nachbearbeitung sind passende Tools und ein konsistenter Ablauf.

• Seitenschneider (Flush Cutters): Der Standard, um Stützen mit minimalem Risiko von Einrissen oder Ausbrüchen zu entfernen. Ihre scharfen, flach angeschliffenen Schneiden erlauben Schnitte sehr nahe an der Bauteiloberfläche – ohne sich in das Material „einzugraben“.
• Abspülen mit Isopropylalkohol (IPA): Direkt nach dem Druck und vor bzw. während des Stützenentfernens essenziell. IPA löst überschüssiges, nicht ausgehärtetes Harz, reduziert Klebrigkeit und verringert Verschmieren oder Abziehen von Oberflächen beim Abtrennen der Stützen.
• Sanfte bzw. partielle Nachhärtung vor der Vollhärtung: Eine kurze initiale UV-Belichtung stabilisiert das Druckteil für die Handhabung, erhält aber eine leichte Flexibilität – das senkt das Risiko von Absplitterungen oder Einrissen beim Stützenentfernen. Die endgültige, vollständige Härtung erfolgt danach ohne Stützen und treibt die Polymerisation zum Abschluss.

Demonstration aus unserem RadLab

Design-Faktoren: Die Orientierung entscheidet

Der Aufwand beim Stützenentfernen hängt stark von der Bauteilorientierung ab – sie bestimmt Anzahl und Position der Stützen.
Richten Sie das Druckteil so aus, dass Sie:

• den Kontakt von Stützen auf sichtbaren oder funktionalen Flächen minimieren,
• ungestützte Überhänge reduzieren,
• den Zugang zu Stützen für die Entfernung erleichtern,

…so lassen sich Nachbearbeitungszeit und Oberflächenqualität spürbar verbessern. Strategische Orientierungsentscheide im Slicer bestimmen direkt, wie arbeitsintensiv und sauber  das Stützenentfernen wird.

Warum Nachhärten wichtig ist

Ohne Nachhärten bleiben Photopolymerteile hinsichtlich mechanischer Integrität, dimensionsstabiler Formtreue und thermischen Verhaltens unterentwickelt.

Ein korrektes Nachhärten ist unerlässlich, um das volle Leistungspotenzial zu erreichen, das durch die Harzformulierung definiert ist.

Zentrale Verbesserungen durch korrektes Nachhärten:

• Dimensionsstabilität – reduziert Schrumpf über die Zeit und unter Belastung
• Festigkeit und Steifigkeit – erhöht Zug- und Biegeleistung
• Thermische Performance – steigert Glasübergangstemperatur (Tg) und Wärmeformbeständigkeit (HDT)
• Wasserbeständigkeit – reduziert Feuchteaufnahme in ausgehärteten Polymeren

Nachhärten ist besonders wichtig, wenn das Druckteil mechanische Lasten, thermische Zyklen oder eine langfristige Feuchteexposition aushalten muss.

Clear Impact Resin

• Die Biegefestigkeit verbessert sich deutlich zwischen 15 und 60 Minuten UV-Härtung.
• Dennoch bleibt die Performance selbst nach 60 Minuten unter dem Referenzwert – ein Hinweis darauf, dass dieses Harz optimierte Bedingungen benötigt, um seine mechanische Entwicklung vollständig auszuschöpfen.
• Der Modulus nimmt mit der Zeit zu, bleibt jedoch ohne fortgeschrittene Härtungsmethoden hinter seinem Potenzial zurück.

Entwicklung von HDT und Schlagzähigkeit

RAHNs Starting Point Formulation (SPF) 1602 ist bereits leistungsstark – und zeigt deutlich bessere Ergebnisse, wenn UV-Härtung mit thermischer Härtung kombiniert wird. Eine Nachhärtung 4 h bei 405 nm und 80 °C (UV plus Temperatur) führte zu:

• Geringerer Eigenfärbung
• HDT B von 100 °C
• > 25 kJ/m² Schlagzähigkeit (ungekerbt) durch den Einsatz von GENOMER 4365
• Unter reinen UV-Bedingungen wurden keine vergleichbaren Resultate erzielt – das unterstreicht die Bedeutung der dual-moden Nachhärtung für diese Formulierung.

Diese Befunde zeigen, dass nicht alle Harze gleich gut auf eine ausschliessliche UV-Härtung reagieren und dass harzspezifische Protokolle oft nötig sind, um die Zielwerte zu erreichen.

Rigid-Harze (z. B. GENOMER* 2297)

Rigide Photopolymere mit hohem Modul wie GENOMER* 2297 eignen sich für ein umfassendes Nachhärten mit UV-Belichtung und thermischer Behandlung. Diese zweistufige Härtung ermöglicht es dem Material, die vorgesehene mechanische Festigkeit, Steifigkeit und thermische Beständigkeit zu erreichen.

Solche Materialien vertragen – und profitieren von – mechanischen Oberflächenfinish-Techniken wie:

• Schleifen und Polieren
• Füllen und Grundieren
• Sprüh- oder Pinselbeschichtung

Die Steifigkeit und Stabilität nach vollständiger Härtung macht sie ideal für Druckteile, die präzise Oberflächen, optische Klarheit oder Dauerhaftigkeit unter statischer Last erfordern.
 

Flexible und weiche Harze

Elastomere und Soft-Touch-Photopolymere verlangen vorsichtige Nachbearbeitung.

Anstatt zu schleifen oder mechanisch abzutragen, sind Versiegelungen (Pinsel- oder Sprühauftrag) vorzuziehen, um die Oberfläche zu schützen, ohne die Flexibilität zu beeinträchtigen.

Um Weichheit, Rücksprungverhalten und Dehnung zu erhalten, müssen Belichtungszeit und -intensität sorgfältig austariert werden, um Übervernetzung zu vermeiden.