DIY-UV-Kammer für Resin-3D-Drucker

Werkstücke aus dem Harzdrucker müssen nach dem Druck noch aushärten. Schneller geht der Prozess mit dieser selbstgedruckten UV-Kammer mit LED-Streifen.

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Größer, schneller und günstiger – so lautet derzeit die Devise für Resin-3D-Drucker, die Werkstücke aus fotosensitiven, flüssigen Harz drucken und dabei besonders feine Auflösung ermöglichen. Ich habe früh zugeschlagen und mir einen kleinen LCD-UV-Drucker zugelegt. So schön die Drucke auch sind, so stellt sich doch schnell eine Frage: Wie und wo kann ich die fertigen Harz-Drucke vollständig aushärten? Denn im Gegensatz zum geläufigen Schichtdruck mit Filament ist hier nach dem eigentlichen Drucken noch ein weiterer Prozessschritt notwendig.

Natürlich kann man den fertigen und gereinigten Druck einfach in die Sonne legen. Deren UV-Strahlen sorgen ebenfalls dafür, dass das Harz aushärtet. Allerdings sind wir in Deutschland nicht mit so vielen Sonnenstunden gesegnet, wie etwa im sonnigen Kalifornien. Außerdem gibt es bei uns Herbst und Winter. Manchmal sieht man die Sonne dann tagelang nicht und auf die restlichen UV-Strahlen zu hoffen, ist für mich keine Option.

3D-Druck

Der Sammelbegriff 3D-Druck steht heute für ein ganzes Bündel von Fertigungstechniken, die nach unterschiedlichen Prinzipien funktionieren und sich jeweils nur für ganz bestimmte Materialien eignen. Ihr gemeinsamer Nenner: Alle Verfahren bauen dreidimensionale Objekte, indem sie Material in dünnen Schichten auftragen und verfestigen.

Es gibt bereits fertige UV-Kammern, welche allerdings oft einen stolzen Preis besitzen. Ihr Vorteil: Sie sind erprobt und zuverlässig. Es gibt ebenfalls DIY-Anleitungen mit Blecheimern und UV Lampen, deren Vorteil ist ganz klar der Preis. Beides lässt mein Maker-Herz allerdings nicht höherschlagen. Eine eigene Lösung musste her.

Gesagt getan! Mit der kostenlosen Konstruktionssoftware Fusion 360 entwarf ich relativ schnell eine einfache Box mit den Innenmaßen 220 × 170 × 194,5 mm. Die Box wird mit einer Tür und 3D-gedruckten Scharnieren geschlossen. Die Tür hat einen Magnetverschluss und hält so alle UV-Strahlen zuverlässig in der Kammer. Ein Drehteller lässt das gewünschte Objekt in den Strahlen rotieren.

Die Dateien für den Druck des Gehäuses und der Tür können umsonst heruntergeladen werden. Beide Teile werden flach, ohne Stützmaterial in PLA 3D-gedruckt und benötigen ein Druckbett von mindestens 240 × 200 × 205 mm (X × Y × Z). Bei der Tür sind mindestens 20 Prozent Infill zu verwenden. Ansonsten kann es sein, dass aufgrund der großen horizontalen Fläche Lücken in den Deckschichten entstehen. Sehr hilfreich ist auch ein Drucker mit einer flexiblen Druckplatte, um die sehr großen Bauteile einfach ablösen zu können. Besonders geeignet ist daher ein Prusa i3 MK3 oder MK3S. Die gesamte Druckzeit bei 0,2 mm Schichthöhe beträgt rund 44 Stunden und verbraucht etwa 800 g Material. Die Dauer und der Materialverbrauch können je nach Slicer-Einstellung natürlich variieren.

Materialliste
  • PLA (ca. 800 g)
  • 3 M4×30-Schrauben
  • 1 Magnet (20 × 10 × 2 mm, Bezugsquelle)
  • min. 3 m selbstklebender UV-LED-Strip mit 230-V-Anschluss (Bezugsquelle)
  • Kleiner solarbetriebener Drehteller (Bezugsquelle)
  • Spiegelfolie (Bezugsquelle)
  • Optional: Farben und Lack

Natürlich kann man die Kammer nach dem Druck direkt benutzen. Optional kann man sie auch nach seinen Wünschen gestalten. Ich habe mich für einen rostigen "used look" entschieden. Dabei werden in verschiedenen Arbeitsschritten verschiedene verdünnte Farben aufgetragen, verwischt und verschmiert. Dazu gehören, braun, rot, orange und natürlich schwarz. Für den Rosteffekt verwendet man normale Acrylfarbe, wie man sie in jeder Bastelabteilung finden kann. Eine silberne Schicht aus Acryl-Sprühlack sorgt für eine gute Grundierung und den richtigen Metalleffekt. Den ganzen Prozess kann man im Video gut nachvollziehen.

Die Tür und das Gehäuse werden mit zwei M4×30-Schrauben miteinander an den Scharnieren verbunden. Eine weitere M4×30-Schraube in die am Gehäuse vorgesehene Bohrung geschraubt, wobei auch eine Holzschraube oder ähnliches ausreichen würde. Gegenüberliegend wird der Magnet eingeklebt.

Danach habe ich alle sechs Innenseiten der Kammer mit Spiegelfolie beklebt – alternativ kann man Aluminium-Klebeband verwenden. Wichtig ist, dass alle Innenflächen, auch die Innenseite der Tür, am Ende mit einem reflektiven Material vollständig beklebt sind. Dies sorgt dafür, dass die UV-Strahlen gleichmäßig reflektiert werden und der 3D-Druck optimal von allen Seiten bestrahlt wird.

DIY-UV-Kammer für Harzdrucker (6 Bilder)

Abmessen und …

Als UV-Quelle empfehle ich einen UV-Schwarzlicht-LED-Streifen mit 2835 LEDs. Diese LEDs haben eine Wellenlänge von 385 bis 400 nm, was geeignet ist, um das Harz auszuhärten. Ein selbstklebender Streifen von drei bis fünf Metern Länge ist völlig ausreichend. Mit entsprechendem Netzteil und Schalter liegt man hier bei einem Preis unter 20 Euro. Den LED-Streifen habe ich in Schlangenlinien auf die Seitenwände, Oberseite und die Rückwand direkt auf die Spiegelfolie geklebt. In der Rückwand befindet sich in einer Ecke ein kleines Loch, um das Kabel für den Stromanschluss herauszuführen.

Am besten funktionieren die Kammer und der Härteprozess mit einem rotierenden, solarbetriebenen Drehteller. Das UV-Licht in der Kammer betreibt dann den Drehteller, sodass keine weitere Energiequelle nötig ist. Mit nur vier Zentimetern Durchmesser nimmt der Drehteller sehr wenig Bauraum in der Kammer ein. Den gereinigten Resindruck muss man schließlich für circa eine Stunde in der Kammer aushärten lassen. Fertig! (hch)