Rapid-Prototyping-Methoden ermöglichen die Optimierung von Produktentwicklungsprozessen durch schnellen und kostengünstigen Bau von Modellen ohne Verwendung klassischer Formgebungsprozesse wie Spritzguss oder Formgießen.^[1] Die im Vergleich zu Engineering Plastics zumeist schlechteren mechanischen Eigenschaften der dabei verwandten Materialien limitieren den Einsatzbereich der so dargestellten Modelle.

In einem formfreien Formgebungsprozess wurden CAD-generierte dreidimensionale Modelle aus einem Harzsystem auf Acrylatbasis unter Zusatz unterschiedlicher Mengen anorganischen Füllstoffs in einem Stereolithographiegerät (Envisiontec Perfactory, Abb. 1) photopolymerisiert. Die so dargestellten Grünlinge wurden mittels UV-Bestrahlung ausgehärtet und ihre Eigenschaften in Abhängigkeit vom Füllstoffgehalt bestimmt.

Durch den Zusatz von anorganischer Nanopartikel konnte die Steifigkeit der ausgehärteten Materialien signifikant gesteigert werden (Abb. 2). Gleichzeitig bleibt die Bruchzähigkeit ^[2] unverändert. Die Bruchflächen der Proben aus den Bruchzähigkeitsmessungen wurden mittels Lichtmikroskopie und ESEM (Environmental Scanning Electron Microscopy) charakterisiert. Ihre Analyse macht die gleichbleibende Zähigkeit als Folge von größerer Rauhigkeit und Sekundärrissen plausibel. Stereolithographiespezifische Verzugsphänomene wurden anhand des Letter H-Diagnostikbauteils quantifiziert.^[3] Bauartbedingter Verzug wird mit zunehmendem Füllstoffgehalt deutlich gemindert. Die Untersuchung der Morphologie der gefüllten Materialien mittels Transmission Electron Microscopy zeigt eine gleichmäßige, agglomeratfreie Verteilung der Nanopartikel. Eine gute optische Transparenz geht hiermit einher.