Eine rotierende Düse verringert die Filamentverschwendung beim 3D-FDM-Farbdruck
Der mehrfarbige FDM-3D-Druck hat dank innovativer Systeme wie dem AMS von Bambu Lab, das den Weg für eine neue Generation von Maschinen ebnete, die mehrere Filamente gleichzeitig verarbeiten können, an Popularität gewonnen. Mit diesem System, das schnell auch andere Hersteller wie Anycubic und Creality inspirierte, lassen sich mehrfarbige Objekte mit größerer Präzision und Leichtigkeit herstellen. Der Prozess des Filamentwechsels ist jedoch nach wie vor zeitaufwändig und führt zu einer erheblichen Menge an Materialverschwendung, insbesondere beim Spülen, das erforderlich ist, um unerwünschte Farbmischungen zu vermeiden.
Vor diesem Hintergrund entwickelte Heinz Löpmeier eine innovative Lösung: eine rotierende Düse, die die Farbe wechseln kann, ohne das Filament zu entlüften, wodurch der Abfall reduziert und der Druckprozess beschleunigt wird.
Wie die rotierende Düse entstand, teilt Heinz Löpmeier auf seinem Twitter-Account.
Ein innovatives Konzept: die rotierende Düse
Heinz Löpmeier, der auf Reddit unter dem Pseudonym „sophier“ bekannt ist, teilte seine Erfindung mit: eine „rotierende Mischdüse“. Diese Düse muss im Gegensatz zu den zuvor erwähnten Systemen die Farben zwischen den Wechseln nicht ausspülen und eliminiert so die Verschwendung von Filament. Die Düse funktioniert mithilfe eines Python-Skripts in Blender, das ebenfalls von Heinz Löpmeier erstellt und als Open-Source auf github veröffentlicht wurde und bestimmte Farben mit bestimmten Düsenwinkeln verknüpft, wodurch fließende Farbübergänge und sogar „Halbton“-Effekte (für Farbverlaufseffekte) ermöglicht werden.
Das Konzept entstand nach jahrelangen Experimenten mit Standard-Mischdüsen, die dazu neigen, einen „Zahnpasta-Effekt“ zu erzeugen, da sie die verschiedenfarbigen Filamente nicht vollständig vermischen. Heinz Löpmeier versuchte zunächst, diesen Effekt mithilfe eines Druckers zu kontrollieren, dessen Platte sich drehen konnte, um die Farbe zu wechseln, doch dieser Ansatz erwies sich angesichts der Masse der Platte und des 3D-Druckers, die in Bewegung gesetzt werden mussten, als zu langsam.
Instant color switching by rotating the nozzle.
All 3 colors are extruded at the same ratio. :^) pic.twitter.com/HaHDJEjkrB— Heinz Löpmeier (@nozzleboss) August 11, 2024
Funktionsweise und Anwendungen
Die Funktionsweise dieser rotierenden Düse ist relativ einfach, aber sehr effektiv. Wenn sie in Aktion ist, dreht sich die Düse, um die Farbe des extrudierten Filaments zu ändern, ohne das Mischungsverhältnis der drei verwendeten Filamente zu verändern. Das Skript in Blender ermöglicht auch subtile Effekte, indem die Düse in einem bestimmten Winkel zwischen zwei Farben positioniert wird, wodurch Drucke mit komplexen Schattierungen und Verläufen erzeugt werden, ohne dass zusätzliche Strukturen wie Spülungstürme erforderlich sind.
Heinz Löpmeier verwendet die Marlin-Firmware, die mit einer zusätzlichen Achse für die Drehung der Düse konfiguriert ist. Eine der Schlüsselinnovationen dieses Designs ist die Fähigkeit der Bowdenzüge, sich während der Bewegungen des Druckkopfs zu verdrehen und zu entwirren, was einen reibungslosen Betrieb gewährleistet und Knoten oder Blockaden verhindert.
Der vorherige Prototyp verwendete das gleiche Verfahren, jedoch mit einem Drehteller.
Ein mächtiges Werkzeug für Kreative
Eine der größten Stärken dieses Systems ist seine Integration mit Blender, einer weit verbreiteten Software für die 3D-Modellierung. Mithilfe der Python-API von Blender hat Heinz Löpmeier ein Add-on namens „nozzleboss“ entwickelt, mit dem G-Code-Pfade innerhalb von Blender direkt manipuliert werden können. Dies eröffnet weitreichende kreative Möglichkeiten und ermöglicht es den Nutzern, Änderungen direkt auf dem Werkzeugpfad zu schnitzen oder zu malen.
Darüber hinaus macht dieser Ansatz herkömmliche Slicing-Software überflüssig, wodurch Kreative mehr Flexibilität bei der Anpassung ihrer Drucke erhalten.
Perspektiven und Auswirkungen
Die rotierende Düse von Heinz Löpmeier könnte einen Wendepunkt im Bereich des FDM-3D-Drucks darstellen, insbesondere für diejenigen, die den Ausschuss minimieren und gleichzeitig die Vorteile von Multi-Material nutzen wollen. Sein innovatives Design ist zwar potenziell patentwürdig, wurde aber noch nicht geschützt, was die Tür für ambitionierte Unternehmen oder Einzelpersonen öffnet, um daraus ein kommerzielles Produkt zu machen.
Zusätzlich zu seiner rotierenden Düse verwendet Heinz Löpmeier bei seinen Designs den nicht-planaren 3D-Druck.
Heinz Löpmeier selbst scheint diese Perspektive jedoch wenig zu beunruhigen, da er sich lieber auf die Innovation als auf den Schutz des geistigen Eigentums konzentriert. Diese Haltung steht in starkem Kontrast zu den jüngsten Patentstreitigkeiten in der Industrie, insbesondere zwischen Stratasys und Bambu Lab.
Mit dieser rotierenden Düse bietet Heinz Löpmeier nicht nur eine technische Lösung, sondern auch eine nachhaltigere und effizientere Vision des 3D-Drucks aus mehreren Materialien. Es bleibt abzuwarten, wie sich diese Technologie weiterentwickelt und ob sie von der größeren Gemeinschaft der Maker und 3D-Druck-Profis angenommen wird. Weitere Informationen zu dem Projekt finden Sie in Heinz Löpmeiers Reddit-Beitrag HIER.
Was halten Sie von der von Heinz Löpmeier entwickelten Innovation? Glauben Sie, dass die rotierende Düse von der 3D-Druckgemeinschaft angenommen wird? Lassen Sie uns dazu einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook oder LinkedIN mit. Möchten Sie außerdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der Additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter.
*Alle Bildnachweise : Heinz Löpmeier
