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3D-Druck: Stereolithographie soll bis zu 100-mal schneller funktionieren

Bis zu 100-mal schneller als bisherige 3D-Drucker soll ein neues Verfahren der Uni Michigan sein. Die fertigen Drucke sollen außerdem deutlich fester sein.

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3D-Druck: Stereolithographie soll bis zu 100x schneller funktionieren

(Bild: Evan Dougherty/Michigan Engineering)

Statt wie bisher Schicht um Schicht zu drucken, arbeitet das neue Stereolithographie-Verfahren der Uni Michigan kontinuierlich. Zwar wird das Werkstück wie bisher kopfüber aus einem Bad mit Harz gezogen – neben einem Lichtstrahl zum Aushärten setzen sie aber noch ein UV-Licht ein, das an anderen Stellen das Aushärten verhindert. Dies könne bis zu 100-mal schneller erfolgen als bisher.

Bei den derzeitigen Stereolithographie-Druckern taucht der Drucktisch in eine Wanne mit Harz ein, das mit einem Laser anschließend ausgehärtet wird. Dafür ist am Boden der Wanne ein Fenster eingelassen. Allerdings kann es vorkommen, dass das Harz beim Aushärten am Fenster festklebt. Das neue Verfahren entstand als Lösung dieses Problems, berichten die Forscher. Unter dem Drucktisch sollte eine Zone entstehen, in der zunächst kein Harz aushärtet.

Nun setzen sie gleich zwei verschiedene Lichtquellen ein: Während Licht blauer Wellenlänge das Aushärten, die Polymerisation, vorantreibt, verhindert UV-Licht den Prozess. Je intensiver die beiden Lichter scheinen, umso tiefer wirken sie in die Wanne hinein. Ohne Pausen nach einzelnen Schichten sei dies eines der ersten “echten” 3D-Druck-Verfahren. So ist nicht nur ein besonders schneller Druck möglich, ohne Schichten gibt es auch weniger Möglichkeiten, für den Druck auseinanderzubrechen. Schließlich könnten auch deutlich festere Harze als bisher verwendet werden.

(Quelle: Michigan Engineering)

Drei Beispiele stellen die Wissenschaftler in ihrem Artikel in der Fachzeitschrift Sciences Advances vor: ein Miniaturboot, ein rundes Gerüst und ein M, das Markenzeichen ihrer Universität. Auch wenn etwa der verwendete Drucktisch selbst mit einem 3D-Drucker produziert wurde, ist das neue Verfahren kein Nachbauprojekt. Mit Patenten sollen die Forschungsergebnisse geschützt und die Gründung eines Startups vorangetrieben werden.

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.

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Eine ähnliche Idee stellte 2015 die Firma Carbon3D vor. In ihren Druckern sorgt eine sauerstoffdurchlässige Teflonmembran für eine "Deadzone" unter dem Druckbett, die das kontinuierliche Hochziehen und Aushärten des Drucks ermöglicht. Dabei müsse das Harz allerdings sehr flüssig sein, so die Forscher der Uni Michigan und die Größe der Werkstücke sei begrenzt auf eher flache Anwendungen. Carbon arbeitet inzwischen mit dem Sportartikelhersteller Adidas zusammen und stellt die Zwischensohlen für die Futurecraft-4D-Sneaker her. Mit dem neuen Verfahren sollen auch höhere Drucke schnell gedruckt werden können. (hch)