Entfesseltes Drucken

Einer der Gründe für die schleppende Verbreitung von 3D-Druck liegt in der Notwendigkeit zur Anfertigung von Stützkonstruktionen und der dadurch erforderlichen Nacharbeit. Beides will die TH Köln mit einem geänderten Produktionsverfahren umgehen, bei dem ein Roboter das Druckobjekt bewegt.

16. Mai 2017

Die TH Köln und die Handhabungsspezialisten der Dortmunder Grip haben ein neues Verfahren für 3D-Druck entwickelt. Dabei wird nicht wie sonst ein fixiertes Werkstück mit einer dreiachsigen Mechanik von unten nach oben aufgebaut. Sondern das Werkstück wird von einem Gelenkarmroboter mit sechs Achsen geführt. Außerdem kann der Druckkopf seine Position auf einer weiteren Achse verändern. „Dadurch, dass wir das zu fertigende Objekt frei um den Druckkopf bewegen können, minimieren wir die Beschränkungen, denen 3D-Druck bislang unterliegt“, erläutert Prof. Dr. Ulf Müller, Leiter des Labors für Fertigungssysteme der TH Köln.

Weil sich bei dieser Arbeitsweise die Druckobjekte in jede Richtung aufbauen lassen, entfallen die sonst häufig benötigten Stützkonstruktionen. Diese benötigen Zeit für die Fertigung, sie benötigen weitere Zeit für die mechanische oder chemische Entfernung, und der aufgewendete Werkstoff ist nicht wiederverwendbar. Zudem wird im 3D-Druck ein Objekt bislang dadurch erzeugt, dass Kunststoffbahnen horizontal aufeinander gesetzt werden. Dieser Aufbau berücksichtigt nicht die späteren Belastungsrichtungen. Deshalb können im Einsatz die Strukturen im Extremfall versagen. Das neue Verfahren kann somit gleichzeitig die Fertigungszeit, den Materialverbrauch und die Belastbarkeit verbessern.

„Der größte Vorteil unserer Vorgehensweise ist, dass wir nicht mehr darauf beschränkt sind, einen Körper ausschließlich von unten nach oben aufzubauen. Stattdessen fügen wir das Material immer dort hinzu, wo es entsprechend der Fertigungsstrategie am sinnvollsten ist“, sagt Müller. Das Objekt kann deshalb so gefertigt werden, dass überhängende Strukturen immer durch das Werkstück selbst gestützt werden. Stützstrukturen werden so weitgehend unnötig. In Tests erzielte die Methode laut TH Köln eine Zeitersparnis von bis zu 80 Prozent.