Teilprojekt 5 des Forschungsverbundes für Mikrosystemtechnik FORMIKROSYS II

Laufzeit: 3 Jahre, 1.1.1998 - 31.12.2000

Die Stereolithographie zählt zu den etablierten Verfahren im Formen- und Musterbau. Mit Hilfe dieser Geräte, die mit einem Laserstrahl ein photoempfindliches Harz schichtweise aushärten, läßt sich quasi über Nacht aus einem 3D-Computermodell ein reales Musterteil fertigen. Heute kann jedoch die im Zuge der zunehmenden Miniaturisierung geforderte Bauteilegenauigkeit nicht immer eingehalten werden.

Das Projekt Mikro-Stereolithographie des Forschungsverbundes FORMIKROSYS-II setzt hier an und will in den nächsten drei Jahren das Stereolithographie-Verfahren so verbessern, dass hochpräzise Modelle zuverlässig erzeugt werden können. Der Weg zur Genauigkeit im Hundertstel-Millimeter-Bereich soll durch eine verbesserte Abbildung des Laserstrahls und ein neues Schichterzeugungsverfahren erreicht werden. Zu den künftigen Anwendern zählen Industriezweige wie die Medizintechnik und die Elektronikbranche (Miniaturstecker, Handy-Gehäuse).

Bei FORWISS Passau wird die Software für die Datenaufbereitung und die Maschinensteuerung entwickelt.

Der Stereolithographie-Prozess beruht auf der schichtweisen Aushärtung eines photoempfindlichen Polymers mittels UV-Laserstrahlung. Dabei werden folgende Prozessschritte durchlaufen:

1. Aufbereitung dreidimensionaler CAD-Daten auf der CAD-Workstation
   • Platzieren der CAD-Objekte im Bauraum (s. Abb. rechts)
   • Schneiden (Slicen) der Daten in Schichten
   • Generierung einer Stützstruktur
   
2. Datenübertragung auf den Prozessrechner der MikroSL-Maschine
3. Berechnung der Vektordaten für Kontur und Hatch (Schraffur, s. Abb. unten)
4. Auftrag einer dünnen Schicht des Photopolymers (Recoating)
5. Selektive, schichtweise Belichtung der Harz-Oberfläche durch den Laser-Scanner
6. Absenken der Bauplattform
7. Wiederholung der Schritte 4-6 bis die Bauteile komplett erstellt wurden
8. Post-Processing (Finishing) des Stereolithographie-Bauteils (Nachhärten, Stützstrukturen entfernen)

• Markus Frohnmaier
• Alexander Welisch

• Alphaform Enabling Technologies and Services AG, Feldkirchen b. München
• Epoxonic GmbH, Landsham/Pliening b. München
• F&S Stereolithographietechnik, Paderborn
• PRIMACON Maschinenbau GmbH, Peissenberg b. München
• Siemens AG, München
• Technische Universität München, Lehrstuhl für Feingerätebau