Selectives Lasersintering, Stereolithographie, CNC-Fräsen - Wie funktionieren diese Verfahren?
All of these techniques are layer manufacturing techniques, i.e. the model is created layer by layer.
Ein Lasersintering-Modell wird aus Kunststoffpulver (Nylon) erzeugt. Das Lasersintering-System startet den Prozeß mit einer dünnen gleichmäß verteilten Schicht, die bis knapp unter den Schmelzpunkt erhitzt wird. Ein Kohlendioxid-Laser tastet den Bereich ab, der dem Modell in der betreffenden Schichtposition entspricht, und heizt ihn so auf, daß das Pulver entsprechend zusammenschmilzt. Ist die Schicht abgeschlossen, so senkt sich die Bodenplatte um die Dicke einer Schicht ab, eine neue Schicht Pulver wird darüber verteilt, und der Prozeß fährt entsprechend fort, bis das Modell fertig aufgebaut ist. Zum Schluß läßt man das (verbleibende) Pulver abkühlen, nimmt das Modell aus dem Apparat heraus und schüttelt das verbleibende Pulver ab.
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Lasersintering-Modell |
Diese Methode wurde von uns nur zu Testzwecken verwendet und wird daher an dieser Stelle nicht weiter behandelt.
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Ein Stereolithographie-Modell in der Herstellung.
Der Laser (blau) härtet die Oberfläche entsprechend dem Modell in dieser Schichtposition aus. |
Zur Herstellung eines Stereolithographie-Modells wird zunächst die Wanne des Systems mit einem Photopolymer (etwa Epoxyharz) befüllt. Im Abstand von einer Schichtdicke unterhalb der Oberfläche befindet sich ein Podest. Ein UV-Laser tastet nun die Oberfläche entsprechend dem Modell in der betreffenden Schichtposition ab und härtet sie somit. Danach wird das Podest um die Dicke einer Schicht abgesenkt und der Prozeß fährt entsprechend fort, bis das Modell fertig aufgebaut ist.
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Fertiggestelltes Modell, noch vor Entfernung der Stützstrukturen. |
Im Herstellungsprozeß inbegriffen ist der Aufbau von Stützstrukturen, da das durch den Laser gehärtete Harz immer noch verhältnismäßig weich ist. Wenn alle Schichten ausgehärtet sind, fährt das Podest wieder hoch, und das Modell wird herausgenommen. Nach dem Abspülen wird das Modell nochmals unter UV-Licht gehärtet.
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Gerauchsfertiges Stereolithographie-Modell. |
Zu guter Letzt werden die Stützstrukturen von Hand entfernt.
Stereolithographie findet in erster Linie bei kraniofazialen Fällen ihre Anwendung. Bei Bedarf lassen wir die Modelle extern herstellen.
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CNC-Fräse am Prüner Gang.
Ein Modell ist gerade fertiggestellt worden. |
Das System besteht aus einem Computer für die Steuerung sowie der Fräse, die durch Druckluft angetrieben wird. Zur Vorbereitung wird ein Quader aus festem Schaumstoff (Polyurethan) auf die ungefähren Abmessungen (inklusive Toleranz für seine Befestigung) des zukünftigen Modells zurechtgesägt. Danach schraubt man oben und unten zwei Metallhalter fest und schiebt ihn in die Halterung der Fräse. Der Fräsvorgang selbst besteht aus zwei Durchgängen: Vor- und feinfräsen.
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Feinfräsen: Wirbelsäule eines Kindes. |
Das Vorfräsen dient dazu, den Quader in die ungefähre Form des Modelles zu bringen, indem große Bereiche, die nicht zum Modell gehören, weggefräst werden. Dazu wird ein normalgroßer Fräskopf (in etwa einem normalen Bohrer entsprechend) verwendet. Desweiteren stellt dieser Schritt weitgehend sicher, daß der feine Fräskopf nicht abbricht. Während des Feinfräsens (siehe Bild) wird das Model von unten nach oben Schicht für Schicht ausgeformt.
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Fräsmodelle: Schädel, bestehend aus zwei
Halbschalen und einem separaten Unterkiefer, Wirbelsäule; Schaumstoffquader.
Das Modell der Wirbelsäule ist das obenstehend während der Herstellung gezeigte. |
CNC-Fräsen ist stets verfügbar, da im Hause eine Fräse vorhanden ist.
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