Stereolithographie (SL)

Am IMVT wird die Stereolithographie als Fertigungsverfahren zur Herstellung von Mikrostrukturbauteilen bzw. Mikrosystemkomponenten aus Kunststoff eingesetzt. Die Bauteile werden schichtweise aufgebaut, auf der SL-Maschine des IMVT wird in der Regel eine Schichtdicke von 0,1 mm eingestellt. Ausgangsmaterial ist ein flüssiger Kunststoff, die Polymerisation wird durch UV-Licht ausgelöst (Photopolymerisation).

Abb. 1: Stereolithographieverfahren, Prinzip

Eine in z-Richtung verschiebbare Bauplattform trägt das zu bauende Modell (Abb. 1). Im ersten Schritt wird die Bauplattform um die definierte Schichtdicke abgesenkt. Das abgesenkte Schichtvolumen wird mit flüssigem Kunststoff aufgefüllt. Im zweiten Schritt belichtet der Laserstrahl in der x-y-Ebene die aktuelle Schicht. Angeregt durch das Laserlicht polymerisiert der Kunststoff dort, wo feste Wandstrukturen im CAD-Modell definiert sind. Beide Schritte werden so lange wiederholt, bis das komplette Bauteil aufgebaut ist.

Der Laserstrahl wird durch zwei Scanner abhängig von den Laserbahnvektoren in der x-y-Ebene gesteuert. Die Bahnvektoren werden per Software aus der CAD-Modellbeschreibung berechnet und abhängig von der Belichtungsstrategie (SL) wird die Bahngeschwindigkeit, die Laserleistung und die Bahnvektorfolge definiert.

Die Stereolithographieanlage am IMVT (Abb. 2) wurde speziell zur Herstellung von Mikrostrukturen kontinuierlich weiterentwickelt. So wurde z.B. der Laserspotdurchmesser von ursprünglich 250 µm auf 25 µm reduziert. Mit einem Laserspotdurchmesser von 25 µm können zur Zeit 50-100 µm breite Kanäle und minimale Wandstärken von 50-100 µm gebaut werden.