Formlabs hat seinen neuen SLA-Drucker vorgestellt: der Form 4. Als Form 4B ist er für Anwendungen im dental und medizinischen Bereich vorbereitet. 3-mal schneller und 3- bis 4-mal produktiver als sein Vorgänger ist er, wie Kyle McNulty, Product Lead SLA bei Formlabs, auf dem Pre-Launch berichtete. Die meisten Drucke schaffe er in 1 bis 2 Stunden, sagt der Hersteller. Als Beispiel dient eine Zahnreihe. Ein Teil wird in 9 min gedruckt. Für einen ganzen Baujob bedeutet das: 49 s / pro Zahnreihe. „Basierend auf den Erkenntnissen und Erfahrungen von über 130 000 verkauften SLA-Druckern und über 300 Millionen gedruckten Teilen unserer Anwender:innen haben wir den Form 4 entwickelt“, so Formlabs' Geschäftsführer und Mitgründer Max Lobovsky. Der Form 4 ist ab 4349 Euro und der Form 4B ab 6099 Euro erhältlich.
- schneller Druck: Zwei- bis fünfmal kürzere Druckzeiten als beim Form 3+, gibt Formlabs offiziell an. Die Schnelligkeit ist vom Material abhängig. Sie ermöglicht Iterationen innerhalb einer Stunde oder die Produktion großer Chargen. Die meisten Baujobs würden weniger als zwei Stunden benötigen, kleine Teile lediglich Minuten. In der z-Achse sollen Druckgeschwindigkeiten bis 100 mm pro Stunde möglich sein.
- Bauraum: die x-Achse des Form 4 ist 6cm länger als beim Form 3. Zusätzulich ist er etwas höher. Insgesamt ergibt das einen um 30 % größeren Bauraum.
- Drucksystem LFD (Low Force Display): Anstelle von Laser- und Galvanometertechnologie enthält der Form 4 eine leistungsstarke Belichtungseinheit (16 mw/cm2), eine speziell entwickelte Ablösetextur, die neue Light Processing Unit 4 (LPU 4) sowie einen Harztank mit zweischichtigem, flexiblem Film.
- Zuverlässigkeit: Validierte Druckeinstellungen, ein präziser Heizvorgang, Krafterkennung und sechs Sensoren-Typen unterstützen die Qualität des Drucks. Von den Sensoren wird der Harz-Stand gemessen, die Temperatur des Harzes, die Wärme im Bauraum sowie der Druck, der auf das Bauteil wirkt.
- Bessere Bauteile durch eine Pixelgröße von 50 µm, stark kollimiertem Licht, fortschrittlicher Kantenglättung und leicht entfernbarer Stützstrukturen.
- Intuitive Benutzung: Ein Druckprozess, den jeder in 15 min erlernen kann, verspricht Formlabs. Bestätigt wurde das einfach Handling von einem deutschen Dentallabor, das allerdings schon länger mit Formlabs-Druckern arbeitet. Möglich mache die einfache Nutzung eine automatisches Harzhandling, ein schneller Materialwechsel, eine automatisierte Nachbearbeitung (Form Wash wurde für die Form 4 upgedatet ) und eine Bauplattform, von der sich die Bauteile durch eine spezielle Metallbeschichtung einfach ablösen.
- bessere Harzkartusche: kein Tropfen, 63 % weniger Abfall, ein um 30 % kleinerer Carbon-Footprint und 5- bis 10-mal schneller zu befüllen soll die Kartusche sein. Ein Anwender aus dem Medizinbereich bestätigte den einfacheren Tankwechsel und dass vor allem das Handling mit Silikon nun besser sei.
- 40 % niedrigere Stückkosten: Aufgrund von Harztanks, der mindestens 75 000 Schichten halten soll, und der neuen Light Processing Unit, die über 1 Mio. Schichten überleben soll, 33 % günstigeren Materialpreisen und einem 3,5-mal höheren Durchsatz.
Die 6 neuen Kunstharze
Neben dem neuen Druckermodell hat Formlabs 6 neue Kunstharze in sein Portfolio aufgenommen:
- Vier neuformulierte Standard-Kunstharze mit verbesserter Festigkeit und Farbe. Dazu gehören auch ein ESD-Harz und ein schwer entflammbares Material,
- Fast Model Resin für Prototypen in Rekordzeit und die Fertigung kieferorthopädischer Modelle,
- Precision Model Resin für hochgradig genaue Dentalmodelle, die immer passen.
Darüber hinaus ist der Form 4 für den Druck von mindestens 17 weiteren Hochleistungsmaterialien aus der Formlabs' Materialbibliothek validiert, wobei regelmäßig neue Kunstharze hinzukommen. Mit dem Form 4B, der für Anwendungen in der Zahnmedizin und im Gesundheitswesen entwickelt wurde, sind zusätzlich 15 biokompatible Materialien nutzbar.
5 Fragen zum Engineering des Form 4
Kyle McNulty ist Product Lead SLA bei Formlabs. Auf dem Pre-Launch des Form 4 zeigte er in Berlin die Besonderheiten des neuen Desktop-Druckers sowie der neuen Materialien und beantwortete unsere Fragen.
Der Form 4 ist günstiger als sein Vorgänger. Wie konnten Sie den Preis reduzieren?
McNulty: Es sind die Verschleißteile, die den Drucker teuer machen. Das sind bei unseren Maschinen die Materialien und die Harzbehälter. Wir haben den Preis für beides gesenkt. Unsere Materialien konnten wir leistungsfähiger und in der Herstellung günstiger machen. Und der Harzbehälter hat eine längere Lebensdauer. Außerdem haben wir ihn vereinfacht. Die Leistung ist dieselbe wie bei unseren früheren Produkten, aber er besteht aus weniger Komponenten. So konnten wir den Preis erheblich senken.
Sie haben den Harztank überarbeitet. Was macht sie nun besonders?
McNulty: Der Boden des Tanks besteht aus einer Folie. Das Problem bei Folien ist, dass sie sehr leicht kaputtgehen. Die Folie muss strapazierfähig sein, damit man sie nicht zerkratzen oder durchstechen kann. Wir haben zwei Folienschichten. Die untere ist kratzfest und langlebig; wir gehen davon aus, dass den Tank ein Jahr lang benutzen kann, ohne dass die Folie beschädigt wird. Die obere Folie ist elastisch. Das ist wichtig, damit sie die Kräfte abfedern kann, die beim Druck auftreten.
Der Drucker ist auch schneller als sein Vorgänger. Bei mehr Geschwindigkeit bleibt oft die Qualität auf der Strecke …
McNulty: Ja, das ist einer der Gründe, warum wir drei Jahre an dem neuen Drucker gearbeitet haben. Die Qualität ist die gleiche geblieben, aber der Form 4 druckt schneller. Dafür haben wir an mehreren Stellschrauben gedreht. Zum einen am Aushärten, also an dem Vorgang, wo das flüssige Harz zu einem festen Material wird. Da spielt die eine Rolle, wie viel Licht man dem Harz zuführt. Beim Form 4 härten wir eine ganze Schicht auf einmal mit sehr starkem Licht aus. So kann er flüssiges Harz in Sekundenschnelle in festes Harz verwandeln. Weil dadurch aber die Temperatur im Drucker steigt, haben wir zwei Lüfter eingebaut: einen mittig im Drucker und einen an der Unterseite.
Und das reicht schon, um bei mehr Geschwindigkeit und die Qualität zu erhalten?
McNulty: Nein, wir haben noch was. Wir nennen es die „release texture“ und sie ist Teil der Light Processing Unit. Die Oberfläche ist geriffelt, ähnlich wie ein Golfball. Die Light Processing Unit befindet sich unter der Harztank. Der Boden des Tanks besteht aus einer elastischen Folie. Während des Drucks saugt sich diese am Glas der Lichteinheit fest. Der Kräfte, die dabei auf das Glas wirken, sind hoch. Deswegen muss man langsam drucken. Durch unsere Golfballstruktur befindet sich aber Luft zwischen dem Tank und dem Glas. So saugt sich die Folie nicht an der Light Processing Unit fest, und der Form 4 kann schneller drucken – mit der bekannten Qualität.
Ich habe gesehen, wie Sie die Stützstrukturen einfach weggebrochen haben – und der Bruch war recht sauber. Wie haben Sie es hinbekommen, dass das funktioniert?
McNulty: Wir haben viel Zeit damit verbracht, die Supports so zu optimieren, dass sie sich einfach abdrehen lassen, aber während des Drucks das Teil stabil halten. Wir haben die Kerbwirkung genutzt und Sollbruchstellen eingebaut. Sobald eine seitliche Kraft auf die Stützspitze ausgeübt wird, zerbricht sie. Bei den meisten Materialien funktioniert es.
Anwenderstimmen aus den USA
„Wir versorgen alle Hardware-Abteilungen bei Microsoft. Der Form 4 ist unsere erste Wahl für Projekte, die enge Toleranzen und industrietaugliche Materialien erfordern“, sagt Mark Honschke, Leiter für additives Prototyping bei Microsoft. „Er produziert hochleistungsfähige Teile in beeindruckend kurzer Druckzeit und erlaubt es unseren Modellbauern, innerhalb von 24 Stunden gleich mehrere Iterationen zu fertigen.“
„Die Schnelligkeit und Materialvielfalt des Form 4 macht es uns möglich, jeden Tag mehrere Prototypen und Fertigungshilfsmittel herzustellen“, so Bruno Alves, Entwicklungsingenieur für Additive Fertigung und Spritzguss bei Ford Motor Company. „Der Drucker hat unseren Ansatz bei Design und Produktion bereits verändert und hilft uns dabei, die Effizienz unserer Produktentwicklung voranzutreiben.“
