{"id":19587,"date":"2019-06-27T00:01:28","date_gmt":"2019-06-26T22:01:28","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=19587"},"modified":"2019-06-26T18:47:35","modified_gmt":"2019-06-26T16:47:35","slug":"soliquid-3d-druck-suspension-270620191","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/soliquid-3d-druck-suspension-270620191\/","title":{"rendered":"Interview mit Soliquid: gro\u00dfformatiger 3D-Druck in Fl\u00fcssigkeit"},"content":{"rendered":"

Soliquid ist ein franz\u00f6sisches Startup-Unternehmen, das eine einzigartige 3D-Drucktechnologie<\/a> entwickelt hat: Anstatt das Material Schicht f\u00fcr Schicht auf ein Tray aufzubringen, extrudiert es es mit einem 6-Achs-Roboter in einer Fl\u00fcssigkeit, genauer gesagt einer nachhaltigen und wiederverwendbaren Gelmasse, auch Suspension genannt. Das junge Startup bietet somit einen schnelleren Prozess, der es erm\u00f6glicht, komplexe Teile zu konstruieren und gleichzeitig Material zu sparen: Bei Druck werden keine Supports ben\u00f6tigt, da das Gel das Material beim Extrudieren st\u00fctzt. Wir trafen uns mit einem der Gr\u00fcnder, Jim Rhon\u00e9, um mehr \u00fcber die Technologie, wie sie funktioniert, ihre Vorteile und Grenzen zu erfahren.<\/p>\n

K\u00f6nnen Sie sich und Ihre Verbindung zum 3D-Druck vorstellen?<\/h3>\n

Soliquid wurde 2018 in Paris gegr\u00fcndet und ist ein Startup-Unternehmen, das sich auf die additive Fertigung spezialisiert hat und ein einzigartiges gro\u00dfformatiges 3D-Druckverfahren entwickelt, das in einer wiederverwendbaren und langlebigen Gelmasse schwebt. Auf Initiative von Amaury Thomas und mir, beide Architekten durch Ausbildung, beide spezialisiert auf Computerentwurf und Roboterfertigung; und gegr\u00fcndet mit der Impulse Group, wurde Soliquid mit dem Ziel gegr\u00fcndet, den Bereich der 3D-Druckm\u00f6glichkeiten zu erweitern, indem innovative Logiken f\u00fcr die Herstellung von nicht standardisierten, ma\u00dfgeschneiderten, komplexen und nicht supportlosen Elementen f\u00fcr verschiedene Branchen vorgeschlagen wurden. Heute integriert unsere T\u00e4tigkeit die Entwicklung der Technologie, aber auch der zugeh\u00f6rigen Software, insbesondere zu Fragen der generativen Konstruktion, der parametrischen 3D-Konstruktion und der Optimierung, parallel zur Erprobung innovativer Materialien.<\/p>\n

\"soliquid\"

Die Gr\u00fcnder Jim Rhon\u00e9 (links) und Amaury Thomas<\/p><\/div>\n

K\u00f6nnen Sie erkl\u00e4ren, wie Ihre Technologie in der Suspension funktioniert?<\/h3>\n

Unsere zum Patent angemeldete gro\u00dffl\u00e4chige Suspensions-3D-Drucktechnologie unterscheidet sich vom „Schicht f\u00fcr Schicht“-3D-Druck dadurch, dass das Druckmaterial in einer Gelmasse und nicht auf dem vorherigen gedruckten Material aufgebracht wird.<\/p>

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Die allgemeine Vorrichtung besteht aus einer Druckschale, in der sich die Gelmasse befindet, und einem 6-achsigen Industrieroboter, an dessen Ende der von uns entwickelte Druckkopf befestigt ist. Dieses Set, bestehend aus dem Roboter und seinem „end – effector“, wird direkt vom Computer gesteuert.<\/p>\n

Von dort aus wird die Druckphase vorbereitet und dann eingeleitet: Das 3D-Modell des zu druckenden Elements wird zun\u00e4chst analysiert, ggf. angepasst und anschlie\u00dfend in 3D-Kurven umgewandelt, die den zuk\u00fcnftigen „Werkzeugwegen“ des Roboters beim Drucken entsprechen. Dieser Weg wird dann in eine Reihe von Ebenen im XYZ-Raum zerlegt und bestimmten Parametern zugeordnet, die die Spezifikationen der Bewegungs- und Druckprozesse definieren. Die von uns verwendete Software erm\u00f6glicht es uns schlie\u00dflich, diese Daten in die RAPID-Sprache zu konvertieren, die zur Steuerung des Roboters verwendet wird. Alle Druckeigenschaften wie der Werkzeugweg, die Bewegungsgeschwindigkeiten des Roboters, aber auch der Start\/Stop des Drucks und die Schwankungen des Durchflusses sind somit programmierbar. Parallel dazu wird mit einer Pumpe das Druckmaterial aus dem Lager- und Mischtank zum Druckkopf gef\u00f6rdert.<\/p>\n

Beim Start des Druckvorgangs taucht der von der Pumpe zugef\u00fchrte Druckkopf in den Drucktank ein und legt das Druckmaterial entsprechend dem zuvor festgelegten Werkzeugweg ab. Hier kommt die Besonderheit unserer Technologie ins Spiel: Statt es zu gie\u00dfen, wird das Druckmaterial in der Fl\u00fcssigkeit in Schwebe gehalten, vor allem durch die Kombination der Viskosewiderstandskraft und des erzeugten Auftriebs durch das Archimedische Prinzip, also durch das passende Gleichgewicht zwischen der Viskosit\u00e4t des Gels und der Dichte der verwendeten Materialien. Nach dem Druck wird das Element in der Masse schwebend gehalten, diese fungiert so als adaptive Schalung und St\u00fctze, bis das Objekt genug verfestigt und ausgeh\u00e4rtet ist, um es aus dem Tray zu entfernen. Nach der Entnahme des Teils kann ein neuer Druck im gleichen Tray gestartet werden; die Stabilit\u00e4t und Haltbarkeit der Druckmatrix erm\u00f6glicht es, diesen Prozess oft zu wiederholen \u00fcber einen langen Zeitraum bei gleichem Ausgangsvolumen.<\/p>\n

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Welche Materialien verwenden Sie?<\/h3>\n

Zu Beginn des Abenteuers Soliquid wurden die ersten Demonstrationen unseres Kleinstverfahrens mit Zweikomponenten-Dichtharz durchgef\u00fchrt. Zu Beginn der F&E-Phase, haben wir uns f\u00fcr die Verwendung eines im Bausektor sehr verbreiteten Materials entschieden, n\u00e4mlich Beton. Genauer gesagt, verwenden wir HPC, BTHP und BFUP, deren Druck-, Traktions- und Biegeleistungen es uns erm\u00f6glichen, die f\u00fcr unseren Prozess charakteristischen Drahtstrukturen, Gewebe und 3D-Netze unter Beibehaltung eines zufriedenstellenden strukturellen Verhaltens herzustellen.<\/p>\n

W\u00e4hrend dieser ersten Phase der Forschung und Entwicklung haben wir viel Arbeit geleistet, um Materialien zu charakterisieren, die mit unserer Technologie kompatibel sind, und zwar in Form von Spezifikationen f\u00fcr Eigenschaften und Spezifikationen. Die Haupteinschr\u00e4nkung bleibt die F\u00e4higkeit des Druckmaterials w\u00e4hrend Druckphase, fl\u00fcssig zu bleiben und sich dann in einer anaeroben Umgebung durch eine interne Reaktion, die ohne externen Energieeintrag eingeleitet wird, zu verfestigen. Letzteres erm\u00f6glicht daher die Verwendung vieler Produkte mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften wie Harzbetone, Silikon, Ein- oder Zweikomponentenharze oder auch bestimmter Kitte, Polymere und Verbundwerkstoffe, deren Verwendung in vielen Bereichen bereits industrialisiert ist. Da das eingespritzte Material bis zur Aush\u00e4rtung in der Suspension bleibt, erm\u00f6glicht dieses Druckverfahren auch die Verwendung mehrerer Materialien f\u00fcr das gleiche Element, mit der M\u00f6glichkeit, direkt in Multimaterialien zu drucken oder nacheinander mit Materialien unterschiedlicher Art zu drucken. Der Einsatz von biobasierten Komponenten oder Komponenten aus Recycling- und Wiederverwendungsprozessen wird bevorzugt.<\/p>\n

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Diese materialwissenschaftliche und technische Forschung, die gleichzeitig mit der Entwicklung unserer Technologie durchgef\u00fchrt wird, f\u00f6rdert daher die Innovation f\u00fcr die Entwicklung neuer Materialien, die in der Lage sind, den verschiedenen Beschr\u00e4nkungen so gut wie m\u00f6glich zu entsprechen. Au\u00dferdem sollen sie an die Vielfalt der vorgesehenen Anwendungen angepasst sein und wenn m\u00f6glich aus biobasierten oder recycleten Komponenten bestehen.<\/p>\n

Welche Sektoren streben Sie an?<\/h3>\n

Das Hauptziel der Entwicklung von Soliquid war die Entwicklung unseres 3D-Druckverfahrens, um die Vorfertigung in den Bereichen AEC (Architecture, Engineering and Construction) und Design zu revolutionieren, indem wir eine neue industrielle Produktionsmethode f\u00fcr komplexe und ma\u00dfgeschneiderte Elemente bieten, die leichter und effizienter sind, ohne den Einsatz von Formen oder Tr\u00e4gern. Mit diesem Verfahren sind in der Tat vielf\u00e4ltige Anwendungen vorstellbar, die von der Optimierung von Tragwerksystemen (Platten, St\u00fctzen, Balken, Geb\u00e4udemodule…) \u00fcber die Herstellung von nicht standardisierten Architekturelementen (Fassadenplatten…) bis hin zur Herstellung innovativer M\u00f6bel reichen. In Anbetracht des langen Zeitrahmens dieser Art von Prozessen, die haupts\u00e4chlich normative Aspekte sowie Zertifizierungs- und Regulierungsfragen betreffen, haben wir uns auch f\u00fcr andere Sektoren entschieden.<\/p>\n

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Unter ihnen wird der Bereich der \u00f6kologischen Industrie und genauer gesagt die Produktion von \u00f6kologischen Ingenieurl\u00f6sungen zu einem unserer bevorzugten M\u00e4rkte. Als Reaktion auf neue Herausforderungen, vor denen unsere Gesellschaft steht, wie die Erosion der biologischen Vielfalt und die Verschlechterung der \u00d6kosysteme, zielt die Kombination von Technik und \u00d6kologie darauf ab, zur Widerstandsf\u00e4higkeit empfindlicher \u00d6kosysteme und zur nachhaltigen Entwicklung durch die Gestaltung, Anwendung und Verwaltung von Prozessen, Produkten und Dienstleistungen zur Vermeidung, Begrenzung oder Behebung von Umweltsch\u00e4den beizutragen. Seit einigen Jahren werden in Projekten \u00f6kologische Ingenieurwissenschaften in Form von beispielsweise k\u00fcnstlichen Riffen<\/a> integriert. Diese Ger\u00e4te, die k\u00fcnstliche Lebensr\u00e4ume f\u00fcr Fische und Schalentiere schaffen und die Entwicklung von der Biodiversit\u00e4t anregen sollen, basieren auf biomimetischer Logik und sind daher oft kompliziert in der Umsetzung. Die Soliquid 3D-Drucktechnologie, die die Herstellung von Elementen mit komplexen und organischen Geometrien (dreidimensionales Netz, Baumstruktur, Br\u00fcckenbildung, Hohlr\u00e4ume…) erm\u00f6glicht, eignet sich daher hervorragend f\u00fcr Druckelemente, deren Morphologie der von nat\u00fcrlichen Unterwasserriffen, wie z.B. Korallen, nahe kommt.<\/p>\n

Schlie\u00dflich ist auch der medizinische Bereich eines der vorgesehenen Anwendungsgebiete, insbesondere f\u00fcr die Herstellung von ma\u00dfgeschneiderten Ger\u00e4ten, Prothesen und Orthesen, die dem Anwender angepasst, ultraleicht, widerstandsf\u00e4hig und in k\u00fcrzester Zeit gedruckt sind.<\/p>\n

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Was sind die Vorteile Ihrer Technologie? Auf welche Herausforderungen sind Sie gesto\u00dfen?<\/h3>\n

Viele Akteure der Baubranche<\/a> versuchen nun, additive Fertigungstechnologien als Produktionsstrategie zu \u00fcbernehmen. Letztere spielen jedoch in industriellen Prozessen bisher nur eine sehr begrenzte Rolle, und zwar aus vier Hauptgr\u00fcnden: Produktionszeit, Skalierbarkeit des Ger\u00e4tes, Material- und Formalbeschr\u00e4nkungen. Mit einem einzigartigen Konzept reagiert der von uns entwickelte Prozess auf die Herausforderungen der bestehenden additiven Fertigungstechniken mit drei wesentlichen Unterschieden: Druckgeschwindigkeit, morphologische Freiheit und Materialeinsparung: Durch die Verwendung einer Gelmatrix, die das Druckmaterial in der Schwebe h\u00e4lt, ben\u00f6tigt unsere Druckstrategie keine Tr\u00e4germaterialien oder Schalungen. So kann das Material kontinuierlich eingespritzt werden, ohne dass seine fortschreitende Verfestigung w\u00e4hrend des Druckens erforderlich ist, was den Druckprozess extrem schnell macht.<\/p>\n

Der Soliquid-Druckprozess \u00e4hnelt aufgrund seiner Technologie eher der Injektions- oder Extrusionstechnik als FDM. Diese Funktion erm\u00f6glicht es, extrem freie Werkzeugwege in Bezug auf Richtung und Ausrichtung des Extruders im 3D-Raum zu ber\u00fccksichtigen und die Freiheitsgrade des 6-achsigen Industrieroboters voll auszusch\u00f6pfen. Dank der von uns verwendeten topologischen Optimierungswerkzeuge kann der Druck eines Elements so programmiert werden, dass es in drei Dimensionen und auf verschiedenen Ebenen optimiert wird: Materialmengenreduzierung, Reduzierung der CO2-Emissionen und strukturelle Leistung. Dieses Aufh\u00e4ngungsprinzip erm\u00f6glicht auch die Ber\u00fccksichtigung einer neuen Drucklogik, die mit herk\u00f6mmlichen 3D-Druckverfahren nur schwer zu realisieren ist: So k\u00f6nnen beispielsweise Teile nach komplizierten Prinzipien gedruckt werden (z. B.: ineinander gesteckt, miteinander verbundene Kettenglieder, etc.).<\/p>\n

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Schlie\u00dflich tragen die Stabilit\u00e4t und Haltbarkeit der Druckmasse zur Reduzierung der gesamten Materialmenge unseres Prozesses bei. Neben der Umweltfreundlichkeit war die Wiederverwendbarkeit der Matrix eines der wesentlichen Kriterien f\u00fcr die erfolgreiche Entwicklung unserer Technologie. Nach der Extraktion jedes Druckteils erm\u00f6glicht eine Reinigung, den Hauptteil des Gels zur\u00fcckzugewinnen, um die Verluste zu begrenzen und zu anderen Drucken mit dem gleichen Anfangsvolumen \u00fcbergehen zu k\u00f6nnen. Eine zweite W\u00e4sche entfernt dann alle Spuren von Gel vom Druckteil, haupts\u00e4chlich aus \u00e4sthetischen, veredelnden und handhabungstechnischen Gr\u00fcnden.<\/p>\n

Aus technologischer Sicht betrafen die wichtigsten Herausforderungen des ersten Entwicklungsjahres vor allem Fragen der Skalierbarkeit der Technologie, den Einsatz neuer Materialien mit deutlich h\u00f6heren Dichten als die urspr\u00fcnglich verwendeten Harze. Nach Abschluss dieser Validierungsphase ist die Eroberung neuer Anwendungen und neuer M\u00e4rkte nach wie vor die gr\u00f6\u00dfte Herausforderung, mit einem derart disruptiven Prozess. Die Beteiligung an Viva Technology im Mai 2019 und alle unsere laufenden Projekte sollten dieses Wachstum unterst\u00fctzen.<\/p>\n

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Ein paar letzte Worte an unsere Leser?<\/h3>\n

Soliquid bleibt ein dynamisches und schnell wachsendes junges Startup, in dem die M\u00f6glichkeiten der Forschung und Entwicklung in den Bereichen Hardware, Software und Werkstofftechnik unbegrenzt sind. Wir wollen immer effizientere 3D-Druck-Hardware- und Softwaretechnologien entwickeln und sind \u00fcberzeugt, dass der einzigartige Prozess, den wir entwickeln, neben anderen erg\u00e4nzenden Ger\u00e4ten zur Entwicklung neuer Produktionsstrategien in vielen Branchen beitr\u00e4gt. Mit dieser Vision vor Augen stellen wir die Innovation in den Mittelpunkt des Unternehmens, die f\u00fcr die kontinuierliche Verbesserung und Optimierung unserer Prozesse unerl\u00e4sslich ist. Wenn Sie daran interessiert sind, Teil des Abenteuers zu sein oder denken, dass interessante Synergien zwischen Ihrem und unserem Unternehmen entstehen k\u00f6nnen, z\u00f6gern Sie nicht, uns zu kontaktieren<\/a>.<\/p>\n