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Helga Hansen 37

Neuer Druckkopf: 3D-Drucker ist 10-mal schneller

Neuer Druckkopf: 3D-Drucker ist 10-mal schneller

Bild: MIT/Chelsea Turner

Ingenieure des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einen neuen 3D-Drucker gebaut, der 10-mal schneller als die bisherigen Drucker arbeitet. Kernstück der FastFFF-Technologie ist der überarbeitete Druckkopf.

Keine Zeitlupe, sondern Echtzeit – das versprechen die Forscher in einem Video des neuen 3D-Druckers, der überraschend schnell umherflitzt. Die Innovationen stecken im Extruder und Filament. Ein in den Druckkopf eingebauter Laser erhitzt das Filament schneller als gewöhnlich, während es durch einen neuen Schraubmechanismus mit mehr Druck geführt werden kann.

Zuvor hatten die Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) die Faktoren untersucht, die die Geschwindigkeit bei Fused-Depositing-Modeling-Drucken (FDM) begrenzen, wenn Plastikdraht erhitzt und Schicht um Schicht aufgetragen wird. Sie identifizierten drei Prozesse: die Bewegung des Druckkopfes, die Kraft, mit der das Filament durch die Düse gedrückt wird und wie schnell es schließlich erhitzt wird.

3D-Druck

Additive Fertigung

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.

Innovation im Druckkopf

Normalerweise wird der Plastikdraht von ein oder zwei kleinen Stachelwalzen gegriffen und in die Düse gepresst. Im neuen FastFFF-Drucker (Fused Filament Fabrication) verwenden die Forscher stattdessen einen Schraubenmechanismus, der sich im Extruder dreht. Die Oberfläche des Filaments muss dazu allerdings texturiert sein.

Nach dem Einzug setzte das Team einen Faserlaser ein, der das Filament erhitzt und schmilzt, bevor es durch die Düse läuft. Damit wird der Draht nicht nur deutlich schneller heiß, der Laser kann auch schneller wieder ausgeschaltet werden. Schließlich entwickelten sie ein H-Bot-Design, mit dem der Druckkopf schnell in den Achsen X und Y gesteuert werden kann – ähnlich wie beim MaXYposi.

Noch nicht ausgereift

Die Teststücke, vom Brillengestell bis zum Miniatur-MIT-Gebäude druckten sie im neuen Drucker in jeweils fünf bis zehn Minutern. In handelsüblichen Druckern würde dies eine Stunde dauern, so die Forscher. Ein Problem ist derzeit noch, dass das ausgedruckte Filament zu lange heiß bleibt und die Schichten nach dem Druck jeweils abgekühlt werden müssen. Außerdem will das Team weitere Filament-Materialien ausprobieren. (hch)

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