{"id":58134,"date":"2024-08-19T00:01:13","date_gmt":"2024-08-18T22:01:13","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=58134"},"modified":"2024-08-14T10:59:32","modified_gmt":"2024-08-14T08:59:32","slug":"sonoprint-verfahren-nutzt-akustik-fuer-3d-druck-von-verbundwerkstoffen-190820241","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/sonoprint-verfahren-nutzt-akustik-fuer-3d-druck-von-verbundwerkstoffen-190820241\/","title":{"rendered":"SonoPrint-Verfahren nutzt Akustik f\u00fcr volumetrischen 3D-Druck von Verbundwerkstoffen"},"content":{"rendered":"

Zahlreiche Anwendungen haben es bereits belegt: Verbundwerkstoffe<\/a> sind die Spitzenreiter unter den Materialien. Indem Fasern zur Verst\u00e4rkung in eine Materialmatrix eingebettet werden und so ausgerichtet sind, um ein Bauteil gezielt zu verst\u00e4rken, haben Verbundwerkstoffe neue Wege in Luft- und Raumfahrt<\/a>, Medizin, Elektronik und vielen anderen Bereichen er\u00f6ffnet. Werden diese Spitzenmaterialien mit leistungsstarken Produktionsverfahren gepaart, k\u00f6nnen viele Anwendungen davon profitieren. In der additiven Fertigung sticht volumetrischer 3D-(Bio-)Druck mit seinem Potential hervor, da er es erm\u00f6glicht ein Objekt als vollst\u00e4ndige Einheit zu drucken. Volumetrischer 3D-Druck und Verbundwerkstoffe<\/a> lassen sich nach derzeitigem Stand allerdings schwer miteinander kombinieren, da die verst\u00e4rkenden Mikropartikel nur eingeschr\u00e4nkt im Druckprozess ausgerichtet werden k\u00f6nnen. Ein Forscherteam der ETH Z\u00fcrich hat sich dieser Herausforderung angenommen und mit SonoPrint ein Druckverfahren entwickelt, das sich auf Akustik st\u00fctzt. Die Ergebnisse der Studie wurden unl\u00e4ngst im Fachmagazin Advanced Materials<\/em> ver\u00f6ffentlicht. Doch was hat es mit diesem Verfahren auf sich und wie kam Akustik ins Spiel?<\/p>\n

Akustik zur gezielten Steuerung der Partikel<\/h3>\n

Zum Anordnen der verst\u00e4rkenden Partikel in Verbundwerkstoffen nutzen derzeitige Verfahren passive oder aktive Kr\u00e4fte als Energiequelle. Das k\u00f6nnen elektrische, magnetische oder eben akustische Felder sein. Akustik ist also in der Lage, Partikel zu kontrollieren, doch erweist sich die Integration in einen konventionellen 3D-Druckprozess wegen der Streuung des akustischen Felds als schwierig. Die Forscher der ETH Z\u00fcrich setzten daher auf ein externes Akustikfeld und kombinierten dieses mit volumetrischem 3D-Druck<\/a>, um auf diese Weise geometrische Strukturen aus Verbundwerkstoffen herzustellen.<\/p>\n

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Ansicht von 1-22 Mikrometer gro\u00dfen Mikrokugeln aus rostfreiem Stahl in Pentaacrylat-Harz (Bild: Prajwal Agrawal, Shengyang Zhuang, Simon Dreher, Sarthak Mitter, Daniel Ahmed)<\/p><\/div>\n

SonoPrint nutzt Ultraschallwellen, welche Mikropartikel (Glas, Metall, Polystyrol) im lichtempfindlichen Harz ausrichten. Indem die Schallwellen durch die Akustik gesteuert werden, k\u00f6nnen diverse Geometrien, zum Beispiel Linien, Kreise, Sechsecke usw. im Harz erzeugt werden. Das gesamte Volumen im Harzbottich wird dann per Lichtprojektion ausgeh\u00e4rtet und der Druck erfolgt in nur wenigen Minuten. Durch die Kombination aus angepasstem volumetrischem 3D-Druck und akustischer Einwirkung k\u00f6nnen so in sehr kurzer Zeit Bauteile aus Kompositmaterialien mit verbesserten mechanischen Eigenschaften gedruckt werden. Die Forscher testeten Partikelgr\u00f6\u00dfen von 1 bis 250 Mikrometern und anschlie\u00dfende mechanische Tests ergaben, dass die Teile aufgrund der kontrolliert ausgerichteten Verst\u00e4rkungspartikel um 46 % mehr Zugfestigkeit aufweisen als Bauteile, bei denen die Partikel willk\u00fcrlich angeordnet waren.<\/p>

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Durch SonoPrint ist es also m\u00f6glich, Partikel gezielt anzuordnen und daher eine gr\u00f6\u00dfere Bandbreite an Materialien f\u00fcr den 3D-Druck<\/a> zu verarbeiten. Wenngleich sich die SonoPrint-Technologie noch im Entwicklungsstadium befindet, verdeutlichen die bisherigen Forschungsergebnisse das Potential, damit ma\u00dfgeschneiderte Verbundwerkstoffe in Bauteilen zu verarbeiteten. Bisher druckten die Wissenschaftler komplexe Strukturen, darunter die B\u00fcste der Nofretete, Mario und anatomische Organe mit ausgerichteten Mikropartikeln. In einem weiteren Schritt konzentrieren sie sich nun darauf, gezielte Muster in unterschiedlichen Abschnitten eines Bauteils zu erzeugen. Schon jetzt sind die Wissenschaftler davon \u00fcberzeugt, mit SonoPrint ein breites Anwendungsfeld in der Medizintechnik<\/a>, im Tissue Engineering und der Luft- und Raumfahrt zu er\u00f6ffnen. Mehr zur Forschung an SonoPrint finden Sie HIER<\/a>.<\/p>\n

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Bild: ETH Z\u00fcrich<\/p><\/div>\n

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*Titelbildnachweis: Das Schema veranschaulicht die Erzeugung von akustischen Volumenwellen, um die Mikropartikel im Inneren des Harzes zu strukturieren. (Bild: Prajwal Agrawal, Shengyang Zhuang, Simon Dreher, Sarthak Mitter, Daniel Ahmed)<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Zahlreiche Anwendungen haben es bereits belegt: Verbundwerkstoffe sind die Spitzenreiter unter den Materialien. Indem Fasern zur Verst\u00e4rkung in eine Materialmatrix eingebettet werden und so ausgerichtet sind, um ein Bauteil gezielt zu verst\u00e4rken, haben Verbundwerkstoffe neue Wege in Luft- und Raumfahrt,…<\/p>\n","protected":false},"author":6102,"featured_media":58136,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"content-type":"","footnotes":""},"categories":[38,37,49,13],"tags":[],"class_list":["post-58134","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-3d-materialien","category-3d-technologie","category-aktuelles","category-forschung"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/58134","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6102"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=58134"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/58134\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":58141,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/58134\/revisions\/58141"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/58136"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=58134"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=58134"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=58134"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}