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Ein 3D-Druckverfahren, das nur einen Tropfen Harz verwendet

Auf 21. Oktober 2020 von Michelle J. veröffentlicht
Tropfen Harz

Forscher der China University of Science, der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und des MIT sagen, dass sie eine auf der Photopolymerisation basierende 3D-Drucktechnik entwickelt haben, bei der ein einziger Tropfen Harz für das Design eines Teils verwendet wird. Diese Technik, die auf dem kontinuierlichen Digital Light Processing (cDLP) Prozess basiert, hat ihre Wirksamkeit bereits durch verschiedene von den Forschern durchgeführte Tests bewiesen. Das Harz hätte die gleichen Eigenschaften, tatsächlich würde das Verfahren aber die Menge des verschwendeten Materials erheblich reduzieren.

Die Stereolithographie ist eines der ältesten additiven Herstellungsverfahren auf dem Markt und bietet eine hohe Präzision und einen hohen Detailgrad. Sie ist jedoch nach wie vor durch das mögliche Druckvolumen begrenzt, obwohl einige Hersteller in diesem Bereich nach Innovationen suchen. Einer dieser Hersteller ist z.B. Azul 3D. Das Unternehmen hat eine großformatige SLA-Maschine entwickelt, die mit Hochgeschwindigkeit druckt. Heute gibt es mehrere Lichthärtungsverfahren wie DLP, bei dem ein Videoprojektor anstelle eines Lasers zur Aushärtung des Harzes verwendet wird. Unabhängig davon, welche Methode verwendet wird, ist es normalerweise notwendig, einen Nachbearbeitungsschritt zu durchlaufen, um das nicht ausgehärtete Harz vom Druckteil zu entfernen und sicherzustellen, dass die Maschine ordnungsgemäß gereinigt wird. Dieser Schritt verlängert die Herstellungszeit und erhöht die Menge des verworfenen Harzes. Dieser Überschuss kann die Druckauflösung begrenzen und die Kosten erhöhen.

Tropfen Harz

Es wäre nur ein Tropfen Harz erforderlich, um das gewünschte Teil in 3D zu drucken.

Angesichts dieser Beobachtung entwickelte das Forschungsteam eine Technik, bei der nur ein einziger Tropfen Harz verwendet wird. Inspiriert von Lotus- und Kannenpflanzen, die Wasserkugeln sammeln und fließen lassen, arbeitet ihre Methode nach einer Dynamik, die der einer Dreiphasen-Kontaktlinie (TCL) ähnelt. Konkret wird ein Tropfen Harz auf eine Photopolymerisationsplatte aufgetragen, unter die kontinuierlich UV-Licht projiziert wird. Während dieser Zeit wird eine über der Platte liegende Aluminiumdruckplatte in jeder Schicht von der Platte abgelöst.

Die Forscher erklären, dass die lichthärtende Platte die Menge des daran haftenden Harzes minimiert, so dass der TCL des projizierten Harztropfens während des Druckprozesses entfernt werden kann. Sie fügen hinzu: „Auf diese Weise haftet auf der Platte nur das Harz, das zum Drucken des Teils benötigt wird. Wir waren in der Lage, eine 24 mm lange zylindrische Gitterstruktur mit einer Nassharzeffizienz von 99,6 % herzustellen.“

Die Schritte des 3D-Druckprozesses

Das Team führte mehrere Tests durch, um alle Möglichkeiten dieser 3D-Drucktechnologie mit einem einzigen Tropfen Harz zu demonstrieren. Sie druckten ein Zahnmodell, das durch eine dentale CT-Aufnahme gewonnen wurde, aber auch Kronen von Molaren, Schneidezähnen und Eckzähnen. Das Fazit ist sehr positiv: „Unsere Methode kann einen einzigen Tropfen Harz in eine definierte Struktur mit hoher Materialeffizienz umwandeln, indem die Eigenschaften der lichthärtenden Platte entsprechend angepasst werden, wodurch Harz eingespart und bei Bedarf eine Referenz für den 3D-Druck bereitgestellt werden kann.“

Weitere Informationen finden Sie HIER.

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