Innerhalb von sechs Minuten fertigt der von den Ingenieuren des Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelte 3D-Drucker ein Bauteil in Legosteingröße. Damit druckt das Gerät zehnmal schneller als vergleichbare Modelle auf dem Markt. Das Geheimnis liegt in der Bauweise des Hotends, das mit zwei Systemen arbeitet.
Wie es dazu kam
Anastasios John Hart und Jamison Go analysierten zunächst die Ursachen für die mangelhafte Geschwindigkeit von kommerziellen 3D-Druckern. Sie ermittelten drei Ursachen: Da ist zum einen die Geschwindigkeit des Druckkopfes, dann die Kraft, mit der das Pulver durch die Düse gedrückt wird und schließlich die Aufheiz- und Schmelzgeschwindigkeit. Dann machten sie sich daran, ein neues Design zu finden, dass diese drei Nachteile nicht aufweist.
Die Lösung
Das Resultat ist ein winziger Extruder, der das Kunststoffpulver mit hoher Geschwindigkeit aus der Düse drückt, zum anderen ein integrierten Laser, der das Material aufheizt, sobald es die Düse verlässt. Derart erhitzt lässt sich das Filament schneller aufschmelzen, sodass es sich blitzschnell mit der zuvor aufgetragenen Schicht verbindet.
Erste Vorführungen
Das Team um Mechanik-Professor Hart hat die Fähigkeiten mit verschiedenen kleinen Bauteilen wie einer Brillenfassung, einem Kegelzahnrad und einer Miniaturversion des MIT-Kuppelbaus demonstriert. Hart:
„Wenn ich Prototypen eines kleinen Zahnrads oder einer Halterung in wenigen Minuten statt in einer Stunde fertigen kann, oder ein größeres Bauteil während meiner Frühstückspause, kann ich schneller konstruieren, bauen und testen.“
Vielerlei Anwendungsmöglichkeiten
Der Drucker könnte auf einem Service-Wagen installiert werden und mit dem Handwerker zum Kunden fahren. Vor Ort könnte das gebrochene Ersatzteil hergestellt werden, so Harts Vision. Er ließe sich auch in abgelegenen Regionen in der Notfallmedizin und zahlreichen anderen Bereichen einsetzen. Damit ließe sich eine Menge Zeit und Transportaufwand einsparen.
Die nächste Herausforderung
Das Forscherteam druckte verschiedene komplexe Bauteile mit ihrem neuen Drucker, die alle innerhalb von fünf bis zehn Minuten fertiggestellt waren. Aber da gibt es noch ein Problem, das gelöst werden muss: Dadurch, dass das Filament sehr schnell und mit hoher Temperatur durch den Extruder gepresst wird, ist kaum Zeit, dass die zuvor gedruckte Schicht vollständig aushärten kann. Deshalb muss der bereits gedruckte Teil aktiv gekühlt werden, damit es zu keinen Verzerrungen kommt. Eine Aufgabe, mit der sich das MIT-Team derzeit auseinandersetzt.
Quelle: MIT
