Computed Axial Lithography – Ein neues 3D-Druckverfahren
Forscher der University of California, Berkeley, entwickelten einen neuen 3D-Drucker, der ein spezielles lichtempfindliches Harz verwendet, das sich innerhalb weniger Minuten zu Objekten verfestigt. Die Forscher nannten ihre Maschine „Replikator“, nach dem Star Trek-Gerät, das bei Bedarf jedes Objekt materialisiert. Das neue Verfahren wird Computed Axial Lithography (CAL) genannt.
Computed Axial Lithography erzeugt ganze Objekte, indem es Licht in ein Harz projiziert, das sich fast sofort verfestigt. „Traditionelle“ 3D-Druckverfahren hingegen produzieren Objekte, indem Materialien Schicht für Schicht aufgetragen wird.
Neue Fertigungsmöglichkeiten
Computed Axial Lithography ermöglicht verschiedene Fertigungsmöglichkeiten, so können zum Beispiel schon bestehende Teile in das 3D-gedruckte Teil integriert werden. So konnte z.B. der Griffs eines Schraubenziehers durch Eintauchen des Schraubendrehers in das Harz hergestellt werden. Mit einem herkömmlichen 3D-Drucker wäre dies schwer zu bewerkstelligen. Darüber hinaus kann es auch Objekte erzeugen, die glatter, flexibler und komplexer sind. Die Technologie könnte in der Medizin ein großes Potenzial haben, insbesondere wenn transparente Teile benötigt werden, so die Forscher.
„Ich denke, das ist ein Weg, um Objekte noch mehr massenhaft individualisieren zu können, sei es Prothesen oder Laufschuhe„, sagte Hayden Taylor, Assistenzprofessor für Maschinenbau an der University of California, Berkeley. Er fügt hinzu: „Die Tatsache, dass man ein metallisches Bauteil oder etwas aus einem anderen Herstellungsprozess nehmen und eine Geometrie hinzufügen könnte, welche frei anpassbar ist, kann meiner Meinung nach die Art und Weise verändern, wie Produkte entworfen werden„.
Wie funktioniert Computed Axial Lithography?
Sogar andere 3D-Drucker, die lichtbasierte Techniken verwenden, bauen am Ende Schicht für Schicht ein Objekt auf. Jedoch berichteten wir kürzlich auch über die Nachricht von einer neuen Technik, die von der University of Michigan kommt und eine sehr schnelle Kleinserienfertigung verspricht. Tatsächlich schätzten sie, dass ihre Technik 100 mal schneller war als andere Methoden. Ihre Methode war etwas anders als die von UC, Berkeley. Es verfestigte das flüssige Harz mit zwei Lampen, um zu steuern, wo das Harz ausgehärtet wurde und wo es flüssig blieb.
CAL volumetrische Fertigung. (A) Grundkonzept: Die strukturierte Beleuchtung aus vielen Richtungen liefert eine berechnete 3D-Belichtungsdosis für ein lichtempfindliches Material. (B) Schema des in dieser Arbeit verwendeten CAL-Systems. (C) Sequenzielle Ansicht desBauvolumes während eines CAL-Drucks. In weniger als einer Minute wird eine 3D-Geometrie im Material geformt. (D) Das in (C) dargestellte 3D-Teil nach dem Abspülen von nicht ausgehärtetem Material. (E) Der Teil von (D) wurde zur besseren Übersichtlichkeit lackiert. (F) Eine größere (40 mm hohe) Version der gleichen Geometrie. (G) Undurchsichtige Version der Geometrie in (F), wobei ein kristalliner violetter Farbstoff im Harz verwendet wird. Skalenbalken: 10 mm. Bildnachweis: Science Journal
An der UC in Berkeley verwendeten die Forscher einen rotierenden Zylinder, der mit lichtempfindlichem Harz gefüllt war und sich bei Einwirkung einer bestimmten Lichtintensität verfestigte. Dann projizierten sie Lichtmuster durch einen Projektor, der im Wesentlichen die Form des Objekts projizierte, das sie in 3D drucken wollten.
„Im Grunde genommen haben Sie einen handelsüblichen Videoprojektor, den ich buchstäblich von zu Hause mitgebracht habe, und dann schließen Sie ihn an einen Laptop an und verwenden ihn, um eine Reihe von berechneten Bildern zu projizieren, während ein Motor einen Zylinder dreht, in dem ein 3D-Druckharz steckt“, sagte Hayden Taylor. „Offensichtlich gibt es viele Feinheiten dabei – wie man das Harz formuliert und vor allem, wie man die Bilder berechnet, die projiziert werden sollen, aber das Hindernis für die Erstellung einer sehr einfachen Version dieses Tools ist nicht so hoch.“
Inspiriert von CT-Scans
Taylor erklärt, dass ihre Technologie von CT-Scannern inspiriert wurde. Tatsächlich projizieren CT-Scanner Röntgenstrahlen aus allen möglichen Winkeln in den Körper und die Muster zeigen die Geometrie des Objekts. „Im Wesentlichen haben wir dieses Prinzip umgekehrt, wir versuchen, ein Objekt zu erschaffen, anstatt ein Objekt zu messen, aber eigentlich kann ein Großteil der zugrunde liegenden Theorie, die es uns ermöglicht, dies zu tun, aus der Theorie der Computertomographie übersetzt werden.„
Außerdem mussten sie eine Flüssigkeit verwenden, die sich nicht verfestigt, wenn sie mit Tageslicht in Berührung kommen. Die Forscher verwendeten 3D-Druckharz, das aus flüssigen Polymeren, gemischt mit lichtempfindlichen Molekülen und gelöstem Sauerstoff besteht, die für diesen Prozess perfekt sind. Nicht verwendetes Harz kann zu 100% recycelt werden, indem es unter Sauerstoffatmosphäre erwärmt wird.
Weitere Informationen finden Sie bei UC, Berkeley HIER.
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