NSF investiert in die Herstellung von „revolutionären“ 3D-Druckmaterialien
Ein Bereich, der im Hinblick auf Innovationen in der additiven Fertigung nicht nur von Unternehmen, sondern auch von staatlichen Einrichtungen kontinuierlich erforscht wird, sind zweifellos die Materialien. Obwohl die Branche in Bezug auf die zur Verfügung stehenden Möglichkeiten schon sehr weit gekommen ist, gibt es immer noch Grenzen. Aus diesem Grund gibt es immer mehr Forschungsprojekte und Fördermittel, die speziell darauf ausgerichtet sind, bestehende Lücken zu schließen. Zuletzt hat die U.S. National Science Foundation (NSF) eine Investition in Höhe von 72,5 Millionen Dollar angekündigt, um „das Design, die Entdeckung und die Entwicklung fortschrittlicher Materialien voranzutreiben, die für die Bewältigung großer gesellschaftlicher Herausforderungen benötigt werden“, in der Hoffnung, zukunftsweisende Lösungen zu schaffen, auch für den 3D-Druck.
Konkret geschieht dies im Rahmen des Programms Designing Materials to Revolutionize and Engineer our Future (DMREF). Dieses Programm sieht vor, verschiedene Projekte zu fördern, darunter auch einige, die für den 3D-Druck entwickelt werden. NSF-Direktor Sethuraman Panchanthan erläuterte die Ziele des Programms: „Durch die Integration zahlreicher Forschungsdisziplinen innerhalb der NSF sowie durch Partnerschaften mit Bundesbehörden und der Industrie revolutioniert dieses Programm wirklich das Design, die Entdeckung und die Entwicklung neuer Materialien, um dringende nationale Bedürfnisse zu erfüllen. Einige dieser Materialien wurden zur Formulierung hochempfindlicher therapeutischer Proteine verwendet, um die primären Auswirkungen eines Rückenmarkstraumas zu lindern, zur Abscheidung von Kohlendioxid, um dem Klimawandel entgegenzuwirken, sowie für fortschrittliche Quantenmaterialien und Halbleiter für leistungsstarke Berechnungen und Kommunikationsanforderungen, um nur einige zu nennen.“
Amorphe Metalle (wie die in diesen Anwendungen von Trumpf verwendeten) sind eine der wichtigsten Arten von Materialien, die im Rahmen dieses NSF-Programms für die additive Fertigung erforscht werden (Bild: Trumpf)
NSF und Georgia Institute setzen auf neue Druckmaterialien für DLP
Von den 37 neuen Vier-Jahres-Projekten sind sechs ausdrücklich für die Entwicklung von Materialien für den 3D-Druck bestimmt und umfassen insgesamt mehr als 6,5 Millionen Dollar. Auch die Projekte selbst sind sehr unterschiedlich: Zwei sind Polymeren gewidmet, die übrigen vier behandeln verschiedene Themen im Bereich der Metalle. Besonders hervorzuheben ist der Bedarf an der Entwicklung von Superlegierungen, aber auch der 3D-Metalldruck amorpher Metalle rückt immer mehr in den Mittelpunkt. Alle Projekte scheinen sich jedoch auf die Herstellung von Teilen mit höherer Festigkeit und Zähigkeit zu konzentrieren. Obwohl die AM-Technologien nicht ausdrücklich genannt werden, werden sie den Einsatz eines Lasers beinhalten.
Bei den beiden Polymerprojekten ist die Technologie Digital Light Processing das Hauptthema. Ein Projekt des Georgia Institute of Technology, der Florida International University, des Air Force Research Laboratory und des NIST befasst sich mit der Entwicklung von Materialchemien für AM, wobei die elektrischen und mechanischen Eigenschaften lokal gesteuert werden können. Ebenfalls angestrebt wird die Multi-Material-Fähigkeiten, die bei DLP allerdings besonders schwierig ist, obwohl dies wegen der hohen Geschwindigkeit und hohen Auflösung der Technologie wünschenswert und zu bevorzugen ist.
Eine Grafik, die das Ziel des Multimaterial-DLP-3D-Druckprojekts der Iowa State erläutert (Bild: Adarsh Krishnamurthy)
Ein weiteres DLP-Projekt der Iowa State University und der University of California, Santa Barbara, zeichnet sich ebenfalls durch sein Ziel aus, „Digital Light Processing grundlegend zu verändern“. Auch hier zielen die Forscher auf den DLP-3D-Druck mit mehreren Materialien ab. In diesem Fall hoffen sie jedoch, Harze zu entwickeln, die sich je nach Wellenlänge des verwendeten Lichts mit unterschiedlichen Eigenschaften verfestigen. Das Ergebnis könnten Produkte sein, die in einigen Bereichen starr und in anderen flexibel sind. Adarsh Krishnamurthy, außerordentlicher Professor für Maschinenbau und Leiter des Projekts an der Iowa State University, erklärte: „Wir wollen zwei Materialeigenschaften mit demselben Harz erzeugen. Das ist revolutionär im Hinblick auf Materialien für den 3D-Druck.“ Weitere Informationen sowie eine Liste aller geförderten Projekte finden Sie in der Pressemitteilung HIER.
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*Titelbildnachweis: Amar Flood/Indiana University
