Schweizer Ingenieure haben ein ultraschnelles 3D-Druckverfahren für undurchsichtige Harze entwickelt
An der EPFL in der Schweiz haben Ingenieure des Laboratory of Applied Photonic Devices (LAPD) einen Harz-3D-Drucker entwickelt, mit dem sich Objekte in wenigen Sekunden entwerfen lassen. Er basiert auf einer volumetrischen Drucktechnologie und kann Teile mit einem undurchsichtigen Harz herstellen, was bisher mit dieser Art von Verfahren nicht möglich war.
Die Innovationen im Bereich der Harzverfahren sind zahlreich, und bereits vor 5 Jahren hat dieses Ingenieurteam eine Technologie entwickelt, die den Druckprozess erheblich beschleunigt. Es kann mehrere Stunden dauern, bis das fertige Teil fertig ist, und viele Hersteller sind bestrebt, die Geschwindigkeit ihrer Maschinen zu optimieren. In diesem Fall setzen die Ingenieure auf eine volumetrische Methode. Christophe Moser, Professor an der EPFL, erklärt: „Wir giessen das Harz in einen Behälter und schleudern ihn. Dann bestrahlen wir den Behälter mit Licht in verschiedenen Winkeln, so dass das Harz dort erstarrt, wo die im Harz gespeicherte Energie einen bestimmten Wert überschreitet. Es handelt sich um eine sehr präzise Methode, mit der Objekte mit der gleichen Auflösung hergestellt werden können wie mit bestehenden 3D-Drucktechniken.“
Bild: EPFL
Das Verfahren liefert nicht nur ein Teil in guter Qualität, sondern ist auch wesentlich schneller. In der Tat haben die Ingenieure ihre Methode getestet und erfolgreich einen winzigen Yoda in nur 20 Sekunden gedruckt. Besonders interessant ist jedoch das verwendete Material: ein undurchsichtiges Harz. Die Verwendung eines solchen Harzes in einem volumetrischen Prozess stellt eine große Herausforderung dar. Das Licht breitet sich nicht gleichmäßig aus, wodurch die Energiemenge, die zur Verfestigung des flüssigen Harzes benötigt wird, verringert wird. Infolgedessen sinkt die Auflösung, was den volumetrischen Druck weniger attraktiv macht. Die Ingenieure suchten daher nach einer Lösung, um diese Herausforderung zu umgehen und sicherzustellen, dass das Licht in einer geraden Linie durch das Harz dringen kann.
Der erste Schritt bestand darin, die Lichtbahn mit einer Videokamera zu untersuchen. Dann stützten sie sich auf Computerberechnungen, um die Verzerrung der Strahlen zu komponieren. Der 3D-Drucker wurde dann so programmiert, dass er diese Berechnungen durchführt und die Lichtbahn während des Druckvorgangs korrigiert. Ziel ist es, das Licht an die gewünschten Stellen zu lenken, um genügend Energie für die Verfestigung des Harzes zu erhalten.
Nach und nach wird das Harz im Objekt abgelagert (Bild: EPFL)
Die Ingenieure hoffen, diese Technik in der Medizin einsetzen zu können, insbesondere bei der Konstruktion künstlicher Arterien, da diese Verfahren häufig die Verwendung von undurchsichtigem Harz erfordern. Die nächsten Schritte werden darin bestehen, mehrere Materialien gleichzeitig zu verwenden und die Auflösung von einem Zehntelmillimeter auf einen Mikrometer zu erhöhen. Wir werden Sie über alle weiteren Entwicklungen des Projekts auf dem Laufenden halten! In der Zwischenzeit können Sie HIER weitere Informationen finden.
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