Beim 3D-Druck unterscheidet man zwischen verschiedenen Technologien und Verfahren. Während in privaten Haushalten meist Geräte vorhanden sind, die mit der FDM- oder FFF-Extrusion arbeiten, kommen in Unternehmen oft SLS, Selective Laser Melting oder EBM, Material Jetting und Binder Jetting Verfahren zum Einsatz. Was sich hinter diesen ganzen Abkürzungen verbirgt und wie die Verfahren arbeiten, das soll Ihnen der nachfolgende Beitrag näherbringen.

Inhalt:

  1. Tabellarische Übersicht
  2. Detaillierte Beschreibung der Verfahren
  3. News und aktuelle Entwicklungen

Tabelle

VerfahrenAbkürzungTechnikEigenschaftenVorteileEinsatzgebieteAllgemeines
Fused Deposition ModelingFDMExtrusion- für Desktop 3D-Drucker nutzbar
- für den Hausgebrauch
- einfache Funktionsweise
- breite Auswahl an Filamenten
- Filamente leicht verfügbar
- Druckmaterialien vergleichsweise günstig
- Von Stratasys entwickeltes und als Marke (Tradeemark) eingetragenes Verfahren
Fused Filament FabricationFFFExtrusion- für Desktop 3D-Drucker nutzbar
- einfache Funktionsweise
- für den Hausgebrauch
- einige exotischere Filamentzusammensetzungen (mit Metall, Mineralien etc.) verwendbar- Ohne Markenrechte, unternehmensunabhängig
StereolithographieSLAExtrusion- Arbeitet mit Photopolymerharz
- Nutzt UV-Licht und Laserstrahl
- Harz wird Schicht für Schicht gedruckt und zugleich ausgehärtet
- Zur Herstellung von Gussformen verwendbar
- Sehr detaillierte Druckergebnisse
Digital Light ProcessingDLPPhotopolymerisation- Arbeitet mit Harz
- Digitaler Lichtprozessor bzw. -projektor als UV-Lichtquelle
- Zur Herstellung von Gussformen nutzbar - Größere Druckgeschwindigkeit als bei den meisten herkömmlichen 3D-Druckern
Selectives Laser Sinting (Selektives Lasersintern)SLSPowder Bed Fusion- Metall 3D-Druckverfahren
- Industrieller Einsatz
-Arbeitet mit Laser
- nutzt verschiedene Pulver in unterschiedlichen Zusammensetzungen
- Material wird gesintert
- Sehr effektiver Materialeinsatz
- Verschiedenste Materialzusammensetzungen möglich
- Breites Einsatzgebiet
- Großer Bauraum
Laser SinternLSPowder Bed Fusion- Einsatz eines Lasers
- Schichtweiser Auftrag aufgeschmolzenen Pulvers
- verschiedenste Pulver verwendbar
- Ideal für Prototypenherstellung und Produktserien
- Herstellung eines Gießwerkzeugs entfällt
Selectives Laser Melting (Selektives Laserschmelzen)keine (siehe Allg.)Powder Bed Fusion- Ähnliche Eigenschaften wie SLS
- Einsatz eines Elektronenstrahls
- Verarbeitet verschiedenste Metalllegierungen
- Effektiver Materialeinsatz
- Häufige Verwendung in der Luft- und Raumfahrtindustrie, aber auch Medizin, Automobilindustrie, usw.
- Insgesamt breites Einsatzgebiet
- 3D-Drucker oft mit großem Bauraum
Die Abkürzung SLM ist vom Unternehmen SLM Solutions markenschutzrechtlich geschützt und damit keine offizielle Abkürzung für das Selektive Laser Melting.
Laser MeltingLMPowder Bed Fusion- Laser schmilzt Metallpulver selektiv
- Zu druckendes Objekt wird schichtweise im Pulverbett aufgebaut
- Hohe Dichte des verarbeiteten Metalls
- Nachbearbeitung wie bei Schweißteilen möglich
- Zahlreiche Pulver einsetzbar
- Zur Fertigung von Prototypen, Kleinserien und Werkzeugen geeignet
Directed Energy DepositionDEDExtrusion- Einsatz in der Industrie
- Düse bewegt sich in mehrere Richtungen
- Elektronen- oder Laserstrahl schmilzt das Material
- Polymere, Keramiken, Metallpulver und Metalldrähte verarbeitbar
- Für Instandsetzungsmaßnahmen geeignet
Direct Metal Laser SinteringDMLSPowder Bed Fusion- Englisches Synonym für Laser Melting (LM)/ Laser-schmelzen - Verwendung von Metallpulvern- Sowohl für Prototypen als auch für Kleinserien und Funktionstests geeignet- Verwendung in 3D-Druckern von SLM Solutions und EOS
Continuous Liquid Interface Produc-tionCLIPPhotopolymerisation
  • Projektor verschmilzt mit UV-Licht das Material zu fester Substanz.
  • Setzt auf chemische Prozesse und eine exakte Mengenangabe.
  • Nutzt Sauerstoff, damit die Strukturen nicht zu schnell verhärten.
Arbeitet nach Hersteller-angaben deutlich schneller als andere SLA-3D-Drucker.
  • Automobilindustrie
  • Luftfahrtindustrie
  • Medizin
  • Produzierendes Gewerbe
Ein vom 3D-Drucker-Hersteller Carbon entwickeltes 3D-Druckverfahren (mehr Infos).
Multi Jet FusionMJFPulverbasiertes Schmelzverfahren mittels Wärme
  • Für den industriellen Einsatz.
  • Äußerst große Detailgenauigkeit.
  • Nutzt PA 12 und PA 11.
  • Sehr formstabil.
  • Hohe Verschleißfestigkeit.
  • Glatte Oberfläche.
  • Sehr geringe Wandstärke möglich
  • Industrie
  • Metallverarbeitendes Gewerbe
  • Serienfertigung
  • Prototyping
  • Werkzeugbau
  • Ersatzteilherstellung
Entwickelt von HP Inc.
Binder Jetting / Full Color 3D-Printing / Inkjet Powder PrintingMaterial Jetting / MultiJet Modeling- Flüssiges Bindemittel auf pulver-förmiges Material gestrahlt
- Pulverkörner werden zu gewünschtem Objekt verbunden
- Einsatz unter anderem in Vollfarb-3D-Druckern
Selective Heat SinteringSHSPowder Bed Fusion- Einsatz eines Thermodruckkopfes
- Schichtweise Auftragung des Pulvers durch eine Walze
- Verwendung von Kunststoffpulvern
- Arbeitet ähnlich wie das Laser Sintern
- Für Prototypen und Kleinserien geeignet, meistens für Konzeptbewertungen und Funktionsprüfungen eingesetzt
Photopolymer JettingMaterial Jetting / MultiJet Modeling- Verwendung von flüssigem lichtempfindlichen Photopolymer
- UV-Lampe härtet Material aus
- Einsatz von Tintenstrahlköpfen
- Industrieller Einsatz
- Verschiedene Materialien gleich-zeitig einsetzbar
- Detailgenaue Drucke und Oberflächenveredlungenmöglich
- 3D-Drucker mit großem Bauvolumen möglich
PP (3D-Druck auf Gipsbasis / Plaster-based 3D Printing)Powder Bed Fusion- Arbeitet auf Gipsbasis
- Verwendet Tintenstrahlköpfe, die 2D-Tintenstrahldruckerköpfen ähneln
- Vollfarbdrucke sind möglich
- Gips ist ein sehr grobes Material und benötigt ein Bindemittel
Sheet Lamination / Laminated Objekt ManufacturingLaminierung- Einsatz dünnschichtiger Materialien wie beispielsweise Metallfolien, Kunststofffolien, Papier
- Verwendung von Lasern oder scharfen Klingen
- Folien werden in die 3D-Form geschnitten
- Einsatz verschiedenster Folien möglich
- Fertigung sehr dünner Objekte mit
- unterschiedlichen Eigenschaften
Bioprinting / 3D-Bioprinting / Biodruck3DBPNutzung biologisch abbaubarer Materialien/ organischer Substanzen
  • 3D-Druck mit speziell hergestellter „Biotinte“, also Tinte aus organischen Substanzen.
  • Zellen bzw. Zellaggregate werden in 3D-Biostruktur gegeben.
  • Einsatz eines Perfusionsreaktors
  • Passgenaue, kundenspezifische organische Objekte, wie Haut, Organe, Knochen und andere Körperteile, die eine verbesserte medizinische Behandlung möglich machen.
  • Bioprinting ermöglicht es die Menge an Tierversuchen zu reduzieren.
  • Herstellung menschlichen Knochenmaterials und anderer Gewebestrukturen.
  • Nutzung für die medizinische Forschung.
  • Einsatz in der Kosmetikindustrie (beispielsweise zur Herstellung von Haut für Produkttests).
3D-Druck von Lebensmitteln / Lebensmitteldruck / Foodprinting3DFPExtrusion
  • Verschiedenste Lebensmittel können gedruckt werden.
  • Teile des 3D-Druckers, die mit Lebensmittel in Kontakt kommen, können problemlos gereinigt werden.
  • Confiserien
  • Konditoreien
  • Altenheime
  • Private Haushalte
  • Confiserien
  • Konditoreien
  • Altenheime
  • Krankenhäuser
  • Private Haushalte
  • Marketing
  • Militär
Thermal Masking TechnologyPhotopolymerisation
  • Einsatz eines Thermodruckkopfes.
  • Dreiteilige Beschichtung der Glasdruckplatte.
  • Verwendung von SLA-Harzen.
  • Detailgetreue Darstellung.
  • Niedriger Anschaffungspreis.
  • Nach Herstellerangaben für Einsteiger gut geeignet.
Entwickelt von ILIOS.
Light Initiated Fabrication TechnologyLIFTPhotopolymerisation
  • Nutzt verschiedene Schlüsselfaktoren-/technologien.
  • Einsatz speziell entwickelter SLA-Harze.
  • Druckt hochvisköse und füllbare Materialien.
  • Hersteller verspricht große Zeit- und Kostenersparnis.
  • Im medizinischen und industriellen Sektor einsetzbar.
  • Aushärtungszeit wird Schicht für Schicht automatisch berechnet.
Das 3D-Druckverfahren LIFT wurde von der coobx AG entwickelt und wird von EXIGO 3D-Druckern eingesetzt.
3D-NanolithographiePowder Bed Fusion
  • Partikel fügen sich zu Bausteinen zusammen
  • Industrieller Einsatz
  • Kolloide bringen Licht in die gewünschten Bahnen
  • Sehr forschungsintensiv
  • Geringere Kosten als herkömmliche Nanolithographieverfahren
  • Sehr hohe Genauigkeit
Laser Deposition WeldingLDWExtrusionWie das Directed Energy Deposition-(DED)-Verfahren.
  • Einsatz in der Industrie
  • Düse bewegt sich in mehrere Richtungen
  • Elektronen- oder Laserstrahl schmilzt das Material
Wie das Directed Energy Deposition-(DED)-Verfahren.
  • Polymere, Keramiken, Metallpulver und Metalldrähte verarbeitbar
  • Für Instandsetzungsmaßnahmen geeignet
Rapid Plasma DepositionRPDTitandrahtschmelzung
  • In Luft- und Raum-fahrtindustrie sowie Maschinenbau ein-setzbar
  • Titandraht wird auf-geschmolzen und zu neuen Strukturen verarbeitet
  • Sehr detaillierte Arbeiten möglich
  • Kostenersparnisse von 50 bis 75 Prozent erzielbar
  • Wesentlich weniger Material- und Energieverbrauch
Erfinder: Norsk Titanium AS, Norwegen
Rapid Liquid PrintingRLPFertigung in Behälter mit Gel
  • Selbstaushärtend
  • Freischwebender Druck in Behälter mit Gel
  • Kein UV-Licht oder andere Lichtquelle notwendig
  • für Möbelfertigung entwickelt
  • Deutlich schnellere Produktionszeit als bei anderen 3D-Druck-Verfahren
  • Fertigung großer Bauteile möglich
  • Kein UV-Licht oder andere Lichtquelle notwendig
  • Sehr gute Druckqualität
Composite-Based Additive ManufacturingCBAMVerarbeitung von Kohlefaser-, Glasfaser-, Kevlar-Verbundblechmaterial und Thermoplastmatrix-Materialien
  • Arbeitet mit Vliesstoffen
  • Kann Kunststoffe verschiedenster Zu-sammensetzungen herstellen
  • Verbindung der Schichten durch Zusammenpressen und späteres Perlstrahlen des Vliesstoffes
  • 50 Prozent geringeres Gewicht als Aluminiumlegierungen
  • Schnelle Produktionszeit
  • Unter anderem in Raumfahrt, Elektronik, Elektrotechnik und Robotik einsetzbar
Erfinder: Impossible Objects LLS
Intelligent Liquid InterfaceILIPhotopolymerisation
  • Härtet unter Licht aus
  • Verwendet transparente Membrane
  • Unter anderem in der Medizin einsetzbar
  • Geringere Fertigungs-zeit als andere SLA- und DLP-Verfahren
  • Optimierte Software
  • Entwickelt von NewPro 3D und Materialise
  • Einsatz im NP 1 3D-Drucker
PolyJet-TechnologiePhotopolymerisation
  • Aushärtung unter Licht
  • Wird abgestrahlt
  • Genauigkeit von 0,1 mm
  • Arbeitet sehr präzise und genau
  • Lange Nutzungsdauer des Verfahrens
  • 3D-Drucker für verschiedenste Anwendungsbereiche
Entwickelt von Stratasys
Continuous Fibre Additive ManufacturingCFAMGlas- und Kohlefaser-verarbeitung
  • Großvolumige 3D-Objekte möglich
  • Verschiedenste 3D-Drucker-Materialien einsetzbar, so unter anderem ABS, PP, PEEK und PET
  • Einsatz im Schiffbau zur Fertigung von Yachten
  • Im Bauwesen ebenfalls einsetzbar
  • Ermöglicht großformatige 3D-Drucke mit verschiedensten Filamenten
Entwickelt von MarkForged, weiterentwickelt von CEAD
Single-Pass-Jetting-TechnologieSPJMulti Jetting
  • Großvolumige Drucke möglich
  • Massenfertigung möglich
  • Verschiedenste Filamente verwendbar
  • Serienfertigung größerer Mengen möglich
  • In verschiedenen Industriezweigen einsetzbar
  • Gleichbleibend hohe Druckqualität
  • Glas recycelbar, Lösungsmittel werden aufgesammelt und wiederverwendet
Entwickelt von Desktop Metal
Laser Metal DepositionLMDExtrusion
  • Große Materialauswahl
  • Legierungen erhöhen Verschleißfestigkeit der Bauteile
  • Vielfältig einsetzbar
Laser Metal Deposition-Wire PowderLMD-WPExtrusion
  • Gleichzeitige Abscheidung von Draht und Pulver möglich
  • Hohe Qualität der Legierungen
  • In verschiedenen Bereichen einsetzbar
Entwickelt von Additec Wire
Aerosol-Jet-PrintingAJPDirect Maskless Writing
  • Äußerst präzise (Genauigkeit von bis zu 10 Mikrometer)
  • Nutzt verschiedens-te dielektrische Po-lymere und Nano-partikel-Tinten, die zu Aerosolen zer-stäubt und genau fokussiert werden
  • Druckgeschwindigkeiten von 100 mm/s sind möglich
  • Große geometrische Komplexität
  • Breitgefächerte Materialkompatibilität
  • Große Auflösung
  • Unabhängig einsetzbar
  • Herstellung von elektronischen Schaltkreisen
  • Fertigung aktiver und passiver Kom-ponenten, Sensoren, Aktuatoren
  • Durch zahlreiche selektive chemische und biologische Reaktionen zukünftig breit gefächert einsetzbar
Einsatz bei Fraunhofer ENAS, mehreren amerikanischen, britischen und schweizerischen Universitäten bzw. Hochschulen.
Vision-Controlled JettingVCJMulti Jetting
  • Kombination mit Bildgebungsverfahren
  • Sehr präzise (bis auf 10 Mikrometer genau)
  • Kombination verschiedener Materialien möglich
  • Für Prototypen und Se-rien geeignet
  • Für verschiedenste An-wendungen einsetzbar
  • Bis zu 4 Materialien gleichzeitig verarbeitbar
Entwickelt von Inkbit
Cellular FabricationC-FabDirect Digital Manufacturing
  • Arbeitet mit geo-metrischen Matrizes
  • Nutzt verschiedenste Baumaterialien, beispielsweise Mischungen aus Kohlefaser und ABS
  • In die offenen Zellen der Matrix können weitere Materialien eingefüllt werden
  • Projekte unterschiedlichster Größe lassen sich realisieren
  • Günstiges Festigkeits-Gewichts-Verhältnis
  • Ressourcen- und zeitschonend
  • Architektur
  • Bauwesen
  • Kunst
Entwickelt von Branch Technology
Cold Metal FusionCMFFeedstock-System in Kombination mit Selective Laser Sintering
  • Verarbeitung ver-schiedener Metallpulver möglich.
  • Umfasst CAD-Konstruktion, 3D-Druck-Prozess, Entpulvern, Nachbearbeitung der Grünteile, Vorentbinderung und Sintern.
  • Zu 99,9 Prozent gleiche Eigenschaften wie Bauteile gleicher Geometrie, die mit herkömmlichen Verfahren gefertigt wurden.
  • Verwendung aller Metal-le der Pulvermetallurgie möglich.
  • Bis zu 80 Prozent niedri-gere Bauteilkosten.
  • Einfachere Nachbearbeitung der Grünteile.
  • 8 x höherer Bauteilout-put, der Angaben der Entwickler zufolge durch Weiterentwicklung der Technologie und Einsatz von Laser Dioden auf durchaus 40 % gesteigert werden kann.
  • Metallverarbeitendes Gewerbe
  • Industrie
Entwickelt von Headmade Materials GmbH

Detaillierte Beschreibung der 3D-Druckverfahren

Multi Jet Fusion (MJF)

Im Gegensatz zu anderen Verfahren hat HP Inc. mit der Multi Jet Fusion (MJF) eine Technologie entwickelt, bei der kein Laser zum Einsatz kommt. Sie ist für den industriellen Einsatz vorgesehen, hat kurze Vorlaufzeiten (teilweise von zwei Tagen oder weniger), sorgt für eine geringe Porosität  und besitzt eine herausragende Oberflächenqualität. Geeignet ist sie unter anderem für die Fertigung von Prototypen, Kleinserien sowie Losgrößen von bis zu 10.000 Stück und ersetzt hier zu einem großen Teil die Spritzgusstechnik. Komplexe Funktionsteile lassen sich mit der MJF Technologie ebenfalls herstellen wie Prototypen, die für Funktions- bzw. Eignungstests eingesetzt werden sollen.

Die Standardgenauigkeit liegt bei +/- 0,3 Prozent, wobei der unterste Grenzwert bei +/- 0,3 mm liegt. Die minimale Schichtdicke liegt bei 0,08 mm, die Mindestwandstärke bei 1,0 mm. Es ist aber auch möglich, Scharniere mit 0,5 mm Stärke herzustellen. Aktuell hat der größte Multi Jet Fusion 3D-Drucker einen maximalen Bauraum von 380 x 280 x 380 mm. Da die 3D-gedruckten Komponenten zusammengesetzt werden können, sind auch größere Bauteile problemlos herzustellen. Im Gegensatz zu anderen Verfahren können die mit der Multi Jet Fusion hergestellten Teile sowohl gefärbt, imprägniert als auch sandgestrahlt werden. Die Bauteile werden dabei aus pulverförmigem Polyamid PA 12 und PA 11 hergestellt.

Funktionsweise der Multi Jet Fusion

Die Technologie arbeitet mit einem Pulverbett, welches gleichmäßig erhitzt wird, bevor eine wärmeleitende Flüssigkeit hinzugespritzt wird. Dabei werden die Partikel selektiv geschmolzen. Eine wärmehemmende Flüssigkeit wird jeweils um die Konturen gespritzt. So sorgt man für scharfe Kanten und eine optimale Oberflächenqualität.

Im nächsten Schritt werden der Detailing- und der Fusion-Agent punktgenau aufgebracht und sorgen für die Verschmelzung der Pulverpartikel. Dabei wird die Oberfläche permanent durch Lampen belichtet, das von den Agenten benetzte Material nimmt dabei die Wärme auf und verteilt sie. So wird das Bauteil Schicht für Schicht aufgebaut. Überschüssiges Pulver wird entfernt und – sofern möglich – später erneut verwendet.

Aktuell sind unter anderem die Modellreihen HP Jet Fusion 5200, 5210, Pro 5210, Jet Fusion 4200 und HP Jet Fusion 4210 auf dem Markt erhältlich. Mit dem JF 4210 lassen sich beispielsweise in der Woche bis zu 1.000 Teile in gleichbleibender Qualität drucken, mit dem HP Jet Fusion 5200 bis zu 200 Teile wöchentlich und mit dem HP Jet Fusion 5210 Pro System im gleichen Zeitraum mehr als 550 Teile. Hierbei kommt es natürlich auf die Größe der zu fertigenden Stücke an.

Multi Jet Fusion-Technologie im Vido erklärt (englisch)

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» Details zum Multi Jet Fusion (MJF)

Cold Metal Fusion (CMF)

Das 3D-Druckverfahren Cold Metal Fusion (CMF) wurde von der Headmade Materials GmbH, einem Unternehmen aus der bayerischen Ortschaft Unterpleichfeld entwickelt. Die additive Fertigungstechnologie basiert auf der Integration von Metallpulvern in ein funktionales Bindersystem und ermöglicht die Herstellung eines sogenannten Feedstock-Systems, das mit Titanpulver gefüllt ist.

Das Feedstock-System kann auf Selective Laser Sintering (SLS) 3D-Druck-Systemen verarbeitet werden, die sonst für die Verarbeitung von Polymeren genutzt werden. Der additive Druckprozess ist dabei dem Powder Bed Fusion-Verfahren sehr ähnlich. Er verbraucht aber deutlich weniger Energie. Das liegt darin begründet, dass nur das Bindemittel geschmolzen wird, nicht aber das Metallpulver. So ist eine höhere Druckgeschwindigkeit möglich, ein Kühlkörper muss nicht eingesetzt werden. Sind die Teile fertig gedruckt, werden sie sorgfältig entpulvert, entbindert und gesintert. Der restliche Feedstock wird dann der Wiederverwendung zugeführt.

Die Produktionsschritte im Detail

Auf handelsüblichen Lasersinterungsanlagen für Kunststoffe wird das gewünschte Bauteil schichtweise durch Schmelzen des Binders mit einer Temperatur von weniger als 80 Grad Celsius aufgebaut. Stützstrukturen sind dabei nicht notwendig. Ist das Teil (Grünteil) fertig gedruckt, wird es entpulvert. Dies ist beispielsweise automatisiert mittels Luftdruck oder Wasserstrahl möglich. Der nicht verarbeitete Feedstock ist vollständig wiederverwendbar. Da das gedruckte Grünteil eine hohe Festigkeit besitzt, ist schon vor dem Sintern eine mechanische Nachbearbeitung (beispielsweise durch Fräsen, Bohren, Drehen oder Schleifen) möglich. Im nächsten Schritt folgt die Vorentbinderung der Grünteile in einem Lösungsmittel, wobei sich hier ein Bestandteil des Bindersystems schon löst. Da das Lösungsmittel danach destilliert wird, ist es immer wieder einsetzbar.

Danach beginnt der Sinterungsprozess, bei dem aus dem Grünteil ein Vollmetallbauteil wird. Das Bauteil wird langsam auf Sinterungstemperatur gebracht, der verbleibende Kunststoff verbrennt schon vorher rückstandslos. Die Metallpartikel sintern dann zu einem Vollmetallbauteil zusammen und schrumpfen dabei auf eine schon vorher definierte Größe. Bei Edelstahl 316L sind dies beispielsweise etwa 13 Prozent.

Vorteile

Die Vorteile der Cold Metal Fusion liegen unter anderem darin begründet, dass alle Metalle der Pulvermetallurgie verwendet werden können. Die Bauteilkosten können sich gegenüber anderen Herstellungsverfahren um bis zu 80 Prozent reduzieren. Durch die hohe Grünteilfestigkeit ist eine einfachere Nachbearbeitung der Teile und auch schwer zu bearbeitender Legierungen möglich. Gleichzeitig ist Herstellerangaben zufolge ein achtmal höherer Bauteiloutput möglich. Noch größere Produktivitätssprünge sind beispielsweise durch die Weiterentwicklung der Anlagentechnik, so durch den Einsatz von Dioden Lasern, denkbar. Die mit der CMF-Technologie gefertigten Bauteile haben die gleichen Eigenschaften wie die mit anderen pulvermetallurgischen Verfahren hergestellten Teile. Die SLS-Anlagentechnik selbst arbeitet sehr zuverlässig, ist wartungsfreundlich und mittlerweile weit verbreitet.

» Details zum Cold Metal Fusion (CMF)

Cellular Fabrication (C-Fab)

Die Cellular Fabrication-Technologie (C-Fab) kombiniert die Industrierobotik, verschiedene leistungsfähige Algorithmen und eine neuartige Freiform-Extrusionstechnologie. Das Verfahren wurde vom US-amerikanischen Unternehmen Branch Technology entwickelt und ermöglicht es, dass sich Baumaterial im freien Raum verfestigt. Bei dem Baumaterial kann es sich beispielsweise um eine Mischung aus Kohlefaser und Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) handeln.

Gesteuert wird der 3D-Drucker beispielsweise durch einen 3,80 Meter langen Roboterarm, welcher wiederum an einer 10 Meter langen Schiene befestigt ist. Dadurch ist es beispielsweise möglich, eine Matrix von 7,60 x 17,6 Metern herzustellen. Grundsätzlich gibt es kaum Einschränkungen in den Maßen, Stützstrukturen sind ebenfalls nicht notwendig. Die so gefertigten Leichtbauprodukte benötigen bis zu 20 Mal weniger Material als der bisher eingesetzte Schichtdruck und herkömmliche Bauverfahren. Gleichzeitig sorgt das C-Fab für ein hervorragendes Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht und ermöglicht intelligente Verbundstrukturen.

Bei der von Branch entwickelten Cellular Fabrication handelt es sich um ein Direct Digital Manufacturing-System. Angaben der Entwickler zufolge ermöglicht das durchgängige Hardware- und Softwaresystem, das selbstverständlich zum Patent angemeldet wurde, mit der möglichen Vorfertigung eine Steigerung der Produktivität um das 10-fache. Die geplanten Projekte können aufgrund der vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten, die das C-Fab bietet, hervorragend in die Umgebung eingepasst werden, sich aber auch durch ihr manchmal futuristisches Design abgrenzen.

Die Ästhetik der zellulären Strukturen sollen an lebende Organismen erinnern. Dabei wird eine Matrix aus einem frei geformten 3D-gedruckten Gitterwerk genutzt, das für das einzelne Objekt optimiert werden kann, um ein möglichst hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis zu erreichen. Es ist möglich, die Materialien, die Dichte, Farbe und die eingebettete Technologie individuell anzupassen. Die Matrix wird dabei vollständig mit einem 3D-Drucker hergestellt und ist beispielsweise für die Fertigung von Skulpturen, andere künstlerische Projekte sowie architektonische Anwendungen ohne weitere Materialien einsetzbar. In die offenen Zellen der Matrix können weitere Begleitmaterialien eingefügt werden, die beispielsweise die Materialeigenschaften verbessern. So lassen sich eine enorme Designfreiheit, die Ressourceneffizienz und gleichzeitig auch funktionale Vorgaben eines Gebäudes erfüllen.

Anfang 2021 wurde beispielsweise eine komplette Außenfassade mit dem C-Fab-3D-Druckverfahren gedruckt.

Video zum Cellular Fabrication-Verfahren

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» Details zum Cellular Fabrication (C-Fab)

Vision-Controlled Jetting (VCJ)

Inkbit ist ein ausgelagertes Unternehmen des Massachusetts Institute of Technology (MIT), welches die Fertigungstechnologie Vision-Controlled Jetting und eine dazu passende Software entwickelt hat. Dazu wurde eine spezielle Anlage erschaffen, das Inkbit Vista System. Es soll die Herstellung von Multimaterialbaugruppen ermöglichen, die unter anderem in der Robotik, in der Dentalmedizin, in der Medizin allgemein, aber auch in der Automobil- und Verteidigungsindustrie eingesetzt werden können.

Das System Inkbit Vista ist Herstellerangaben zufolge (Stand März 2021) das einzige additive Fertigungssystem, in das ein 3D-Bildverarbeitungssystem integriert ist. Dieses ermöglicht eine Echtzeitkontrolle auf Voxel-Ebene. Das Fertigungssystem kann in bereits bestehende Herstellungssysteme integriert werden. Die Produktion erfolgt vollautomatisch.

Als 3D-Drucker-Material kommen unter anderem Photopolymeren zum Einsatz, die nicht spröde werden. Gleichzeitig erweitert das Vision-Controlled Jetting die Möglichkeiten der Präzisionsfertigung mittels 3D-Druck erheblich. Das 3D-Druckverfahren kann mit einem stetig wachsenden Portfolio an starren, weichen, zähen und chemisch resistenten Materialien und Materialkombinationen arbeiten. Bis zu vier verschiedene Materialien können gleichzeitig verarbeitet werden. Die Genauigkeit dieser Technologie liegt bei etwas mehr als 10 Mikrometern, was ungefähr 0,01 mm entspricht. Die bisher produzierten InkBit 3D-Drucker warten mit einem Bauvolumen von 500 x 250 x 200 mm auf und bringen es auf eine Aufbaurate von 2,75 Litern pro Stunde. Eine weitere Besonderheit der modularen Architektur ist, dass Komponenten repariert oder aktualisiert werden können.

» Details zum Vision-Controlled Jetting (VCJ)

Aerosol-Jet-Printing (AJP)

Das Aerosol-Jet-Printing (AJP) gehört zu den kontaktlosen Direktdruckverfahren, mit dem es möglich ist, feinste Strukturen aus unterschiedlichsten Substraten herzustellen. So lassen sich kleinste Strukturen auf flachen und unebenen Oberflächen respektive Substraten drucken. Das AJP zählt zu den „Direct Maskless Writing“-Technologien. Bei diesem Verfahren werden nicht nur dielektrische Polymere, sondern auch Nanopartikel-Tinten eingesetzt. Ziel ist es, so isolierende und zugleich leitfähige Strukturen zu erzeugen. Dabei setzt man auf die Zerstäubung der Tinten bzw. Flüssigkeiten zu Aerosolen. Die Fokussierung des Aerosolstrahls sorgt dafür, dass Linien mit einer minimalen Breite von 10 Micrometern (umgerechnet 0,001 mm) erzeugt werden können. Dabei lassen sich durchaus Druckgeschwindigkeiten von 100 mm/s erreichen.

Ursprünglich wurde das Aerosol-Jet-Printing für die Herstellung elektronischer Schaltkreise entwickelt. Mittlerweile kommt sie auch bei weiteren Anwendungen zum Einsatz, so beispielsweise bei der Herstellung aktiver und passiver Komponenten, von Sensoren, Aktuatoren und vielen weiteren selektiven biologischen und chemischen Reaktionen.

Für das Verfahren sprechen unter anderem die im Vergleich zur konventionellen Herstellung große geometrische Komplexität, eine breite Materialkompatibilität, die große Auflösung und die unabhängige Einsetzbarkeit.

Einer der Nutzer des Aerosol-Jet-Printings ist das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS in Chemnitz. Es setzt das AJP hauptsächlich in der Mikrosystemtechnik ein. Wissenschaftler der University of Texas El Paso (UTEP), der Carnegie Mellon University in Pennsylvania und der schweizerischen School of Basic Sciences der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPEL) nutzen die Technologie ebenfalls für ihre wissenschaftlichen Studien, wie Sie in unseren Beiträgen nachlesen können. Weitere Einrichtungen und auch Unternehmen werden sicher hinzukommen.

Video: Animation zum Aerosol Jet Printing

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» Details zum Aerosol-Jet-Printing (AJP)

Electron Beam Melting (EBM)

Auf dem gleichen Fundament wie das Selektive Laserschmelzen basiert auch das Electron Beam Melting (EBM) 3D-Druckverfahren. Ins Deutsche übertragen spricht man hier vom Elektronenstrahl-Schmelzen. Bei dieser Technologie wird ein pulverförmiges Material – in der Regel handelt es sich um Metall oder Legierungen – durch den Einsatz eines Elektronenstrahls zu dem gewünschten 3D-Objekt verfestigt.

» Details zum Electron Beam Melting (EBM)

Selectives Laser Melting (Selektives Laserschmelzen)

Für das Selective Laser Melting (Selektives Laserschmelzen) wird ein Prozess genutzt, der mit der SLS-3D-Drucktechnologie vergleichbar ist. Allerdings wird beim selektiven Laserschmelzen das pulverförmige Material nicht gesintert, sondern geschmolzen. Dafür kommt ein Hochleistungslaser zum Einsatz, der die Pulverkörnchen miteinander verschmilzt.

Genutzt wird dieses 3D-Druckverfahren meist bei er direkten Fertigung von Metallteilen für industrielle Endverbraucher wie beispielsweise die Luft– und Raumfahrttechnik und die medizinische Industrie.  Zahnärzte nutzen beispielsweise Dental Selective Laser Melting-3D-Drucker zur additiven Fertigung von Kronen und Implantaten.

» Details zum Selectives Laser Melting (Selektives Laserschmelzen)

Selectives Laser Sintering /Selektives Lasersintern (SLS)

Beim Selectives Laser Sintering (dt. selektives Lasersintern), kurz SLS, 3D-Druckverfahren wird pulverförmiges Material mit einem Laserstrahl gesintert. Dabei verbindet die vom Laser ausgestoßene Energie die winzigen Körner des Pulvers zu einer festen Struktur. Als Material kommen unter anderem Kunststoff-, Metall- und Keramikpulver zum Einsatz. Die SLS-3D-Drucker nutzen ein Druckbett voller Pulvermaterial. Die 3D-Druck-Software überwacht den Laser, der widerum das Muster des 3D-Designs aufzeichnet und schichtweise das endgültige Objekt anfertigt. Nach jeder Schicht wird auf der Z-Achse das Druckbett etwas herabgesenkt und dann die nächste Schicht passgenau auf der vorherigen platziert.

Das SLS-Verfahren im Video erklärt (englisch)

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» Details zum Selectives Laser Sintering /Selektives Lasersintern (SLS)

Powder Bed Fusion

Bei der Powder Bed Fusion (Pulverbettfusion) unterscheidet man zwischen der SLS– und der EBM-Technologie, sowie dem Selective Laser Melting-Verfahren. Hier werden Pulvermaterialien verarbeitet, so unter anderem Metallpulver verschiedener Zusammensetzungen. Zu den wichtigsten Arten der Powder Bed Fusion gehören die SLS- und die Selective Laser Melting-Technologie. Diese Verfahren werden für den 3D-Metalldruck in unterschiedlichen industriellen Bereichen eingesetzt.

» Details zum Powder Bed Fusion

Digital Light Processing (DLP)

Bei der Digitalen Lichtverarbeitung (Digital Light Processing, DLP) handelt es sich um eine weitere 3D-Druck-Technologie, die auf Harzbasis arbeitet. Sie wird von DLP-3D-Druckern verwendet. Hier entsteht das Objekt durch einen digitalen Lichtprozessor, der als UV-Lichtquelle dient, und photoreaktives Harz verfestigt. Bei dem im 3D-Drucker verbauten Projektor kann es sich beispielsweise um einen Videoprojektor handeln, dessen Auflösung auch die 3D-Druck-Auflösung bestimmt. Durch den Lichtprojektor ist die Druckgeschwindigkeit der DLP-3D-Drucker meist höher als bei anderen 3D-Druck Verfahren. Der Lichtprojektor härtet das Harz hier Schicht für Schicht aus.

» Details zum Digital Light Processing (DLP)

Stereolithographie (SLA)

Bei der Stereolithographie (SLA) kommen SLA-3D-Drucker zum Einsatz. Hier wird ein ultraviolettes Licht (UV-Licht) über einen Laserstrahl projiziert, um damit Harz zu verfestigen, das in einem Tank enthalten ist. Das geplante Objekt wird Schicht für Schicht hergestellt. In den Tanks von SLA-3D-Druckern befindet sich lichthärtendes flüssiges Photopolymerharz. Im Harztank selbst zeichnet der UV-Laserstrahl die gewünschte Form des zu fertigenden Objektes nach und verfestigt es im gleichen Zug sowohl Punkt für Punkt.

» Details zum Stereolithographie (SLA)

Photopolymerisation / 3D-Druck mit Harz

Bei der Photopolymerisation greift man hauptsächlich auf die SLA- und DLP-Technologie zurück.

Für den 3D-Druck mit Harz greift man auf die SLA und DLP Technologie zurück, die auf dem Photopolymerisationsprozess basieren. Dazu sind diese speziellen 3D-Drucker mit einem Tank und einer Lichtquell – beispielsweise einem Laser oder einem Projektor – ausgestattet. Das im Tank enthaltene flüssige Harz wird von der Lichtquelle Schicht für Schicht zu einem Objekt ausgehärtet. Dazu wird eine Schale, die als Bauplattform dienst, oberflächennah in einen Flüssigharzbehälter eingetaucht. Das zu fertigende Objekt wird Schicht für Schicht (DLP) oder Punkt für Punkt (SLA) aus dem Tank herausgehoben und getrocknet. Dabei kommt es zu einer Emittierung des Lichts, welches dafür sorgt, dass das Material aushärtet. Sobald eine Schicht fertiggestellt ist, wird die Schale wiederum etwas tiefer in den Tank getaucht. Dieser Prozess wird solange wiederholt, bis sämtliche Schichten gedruckt wurden und miteinander verschmolzen sind.

Bei den Harzen, die für den 3D-Druck in DLP- oder SLA-3D-Druckern Verwendung finden, handelt es sich um lichtempfindliche Photopolymere, also Fotoharze. Diese Verfestigen sich durch die Einwirkung bestimmter Lichtstrahlen.

Verwendet werden die SLA- und DLP-3D-Drucker für Objekte, die eine besonders hohe Detailgenauigkeit besitzen sollen und zugleich eine glatte Oberfläche erforderlich machen. So kommen DLP- und SLA-3D-Drucker hauptsächlich bei der Fertigung von Gussformen zum Einsatz, wozu beispielsweise kleine Schmuckstücke, aber auch Zahnersatz oder andere dentale Anwendungen gehören können.

» Details zum Photopolymerisation / 3D-Druck mit Harz

Directed Energy Deposition (DED)

Bei der Directed Energy Deposition (DED) Verfahren handelt es sich um eine fortschrittliche 3D-Druck Technologie, die in der Industrie genutzt wird. Da die Verarbeitung ähnlich erfolgt wie beim FFF beziehungsweise FDM Verfahren, kann auch die DED Technologie zur Extrusion dazugezählt werden.  Hier wird das Druckmaterial in Richtung einer Energiequelle wie beispielsweise Laser oder Elektronenstrahl befördert, sodann geschmolzen und dann wiederum Schicht für Schicht zu einem 3D-gedruckten Objekt verschmolzen.

Bei den meisten DED-3D-Druckern ist eine Düse auf einem Mehrachsarm, der aus bis zu fünf Achsen bestehen kann, montiert. Das geschmolzene Material wird durch die Düse auf die Oberfläche übertragen und erstarrt dort. Im Gegensatz zu den anderen Extrusionsverfahren kann sich die Düse in mehrere Richtungen bewegen, da sie nicht auf einer einzelnen Achse befestigt ist. Bei seiner Ausscheidung wird das Druckmaterial von einem Elektronen- oder Laserstrahl geschmolzen.  Als Druckmaterial können sowohl Polymere, Keramiken, Metallpulver und Metalldrähte verwendet werden. Oft greift man auf die Directed Energy Deposition zurück, um bereits vorhandene Teile oder Komponenten instandzusetzen oder sie mit einem weiteren Material zu versehen.

» Details zum Directed Energy Deposition (DED)

FDM- und FFF-Verfahren

Die Extrusion ist die am häufigsten eingesetzte 3D-Druck-Technik, die von Desktop-3D-Druckern genutzt wird. Sie wird sowohl als Fused Deposition Modeling (FDM) und auch als Fused Filament Fabrication (FFF) bezeichnet. Bei der Extrusion werden Kunststofffilamente – zum Beispiel ABS, PLA und PETG – im Druckkopf bzw. Extruder erhitzt und geschmolzen. Der 3D-Druckkopf ist auf zwei horizontalen Achsen, genauer gesagt der X- und der Y-Achse, positioniert und bewegt sich an diesen entlang. Das Druckbett, welches als Ablage dient, bewegt sich vertikal auf der Z-Achse.

Aus dem Extruder wird das geschmolzene Material schichtweise übereinander abgelegt, verbindet sich mit den nächsten Schichten und härtet aus. Sobald eine Schicht fertiggestellt ist, senkt sich das Druckbett mit der Z-Achse etwas herunter und der Prozess beginnt von vorn. Dies geht so lange weiter, bis das gewünschte Objekt oder Bauteil fertiggestellt ist. Wie genau das Objekt gedruckt wird, hängt vom gewählten Filament und dessen Qualität, aber auch von der Mindestschichtdicke des 3D-Druckers ab. Grundsätzlich lässt sich feststellen, dass je dünner die Schichten ausfallen, umso größer ist die Druckgenauigkeit respektive die Druckauflösung.

Zu den 3D-Druck-Filamenten, die mit fast allen Desktop 3D-Druckern kompatibel sind, gehören unter anderem PLA und ABS. FFF 3D-Drucker können auch einige exotische Kunststofffilamente verarbeiten, denen beispielsweise Anteile von Metall, Holz oder eines anderen Materials hinzugefügt wurden. Ein Großteil der Desktop-3D-Drucker nutzen das FFF Verfahren.

» Details zum FDM- und FFF-Verfahren

Extrusionsverfahren/ Extrusion

Besonders in privaten Haushalten, aber auch in Ingenieur- und Architektenbüros greift man für die Anfertigung einzelner Objekte gern auf Desktop-3D-Drucker zurück, die eines der Extrusionsverfahren nutzen. Zu diesen gehören das Fused Deposition Modeling (FDM) beziehungsweise die Fused Filament Fabrication (FFF), im weitesten Sinne aber auch die Directed Energy Deposition (DED).

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Neueste Entwicklungen und News zu 3D-Druckverfahren

3D-gedruckte Verbundteile:

Impossible Objects und Ricoh 3D bringen das CBAM-3D-Druckverfahren nach Europa

4. April 2021
Kohlefaserteile aus dem 3D-Drucker

Eine Unternehmenskooperation von Impossible Objects und Ricoh 3D ermöglicht es Impossible Objects sein auf Verbundwerkstoff basierendes CBAM-3D-Druckverfahren Kunden in ganz Europa anzubieten. Damit werden ab sofort Kunden von Ricoh 3D die leichten und besonders starken Verbundteile aus dem CBAM-3D-Drucker, hergestellt aus den Materialien PEEK, Kohlefaser und PA12, angeboten.

Forschung:

CAREER-Award geht an Entwicklung von 3D-Druckverfahren für elektronische Bauteile

14. März 2021
3D-gedrucktes künstliches neuronales Netz

Der Assistenzprofessor Xiaou Zheng von der UCLA Samueli Shool of Engineering erhielt für seine Arbeit den CAREER-Award der National Science Foundation (NSF). Damit soll er an schnelleren 3D-Druckverfahren für die additive Herstellung von elektronischen Bauteilen arbeiten. Eine erfolgreiche Entwicklung in diesem Bereich könnte neue Anwendungen im Gesundheitswesen, im Energiesektor, in der Automobilindustrie und anderen Branchen bringen.

Erkennungsfähigkeit von Robotern:

Forscher in Princeton züchten mit einem 3D-Druck-ähnlichen Verfahren künstliche Haare aus elastischen Polymeren

5. März 2021
Elastische Haare

Forscher von der Princeton University haben mit einem an die Additive Fertigung angelehntem Verfahren künstliche Haare aus elastischen Polymeren hergestellt. Die Haare entstehen schrittweise beim „Spinning“ einer Scheibe. Einsatzmöglichkeiten sind unter anderem die Entwicklung von Erkennungsfähigkeiten von Robotern und auch die Nachahmung biologischer Muster, die wichtige Lebensfunktionen ermöglichen.

3D-Druck-Prozess in 3 Stufen:

3D-Druck-Unternehmen Mantle will mit TrueShape-Prozess kürzere Vorlaufzeiten und Kostenersparnisse ermöglichen

26. Februar 2021
Mantle TrueShape Bauplatte

Das junge 3D-Druck-Unternehmen Mantle aus San Francisco (USA) will mit seinem Metall-3D-Druck-Prozess TrueShape den 3D-Druck von Metallobjekten einfacher und besser machen. Dazu benötigt der TrueShape-Prozess nur drei Schritte. Von Investoren sammelte Mantle bereits 13 Milliarden US-Dollar ein, um seine Fertigungstechnologie voranzubringen.

Mikrofluidik-Geräte:

Forscher der University of Bristol haben ein 3D-Druckverfahren für die preiswerte Herstellung von Mikrokanalgerüste für Lab-on-a-Chip-Geräte entwickelt

22. Februar 2021
100 Mikrometer breites 3D-gedrucktes Mikrokanalgerüst neben 20P Münze

Britische Forscher der University of Bristol haben ein kostengünstiges und unkompliziertes Verfahren für den 3D-Druck von Mikrokanalgerüsten entwickelt. Mit dem neuartigen 3D-Druckverfahren soll die Produktion vereinfacht werden und kann in der Medizin, unter anderem für Lab-on-a-Chip-Diagnosetests, angewendet werden. Wir fassen die Arbeit der Wissenschaftler zusammen.

Metallobjekte Schicht für Schicht:

Forscher vom Fraunhofer IPA verwenden das Fused Layer Modeling (FLM)-3D-Druckverfahren für schichtweisen Aufbau von Metallteilen

11. Februar 2021
Objekte mit FLM (Fused Layer Modelling)

Das Metal Injection Moulding (MIM)-Verfahren ist ein etablierter Standard bei der Herstellung von Metallteilen in der Industrie und Fertigung. Forscher vom Fraunhofer IPA haben jetzt mit dem Fused Layer Modeling-3D-Druckverfahren (FLM) Objekte aus Edelstahl schichtweise hergestellt. Der schichtweise Aufbau von Kunststoffobjekten ist mit dem FDM-3D-Druckverfahren bekannt. Mit dem FLM-3D-Druck für Metallteile setzen die Fraunhofer-Forscher neue Grenzen beim Metall-3D-Druck.

Hilfe bei Schluckbeschwerden:

Forscher aus Singapur entwickeln 3D-Druckverfahren zur Weiterverarbeitung pürierter Lebensmittel

5. Februar 2021
3D-gedrucktes püriertes Gemüse

Ein Forscherteam aus Singapur hat ein 3D-Druckverfahren entwickelt mit dem sich frisches und gefrorenes, püriertes Gemüse mit einem 3D-Drucker verarbeiten lassen kann. Der 3D-geduckte Gemüsebrei soll dabei aber nicht nur Menschen mit Schluckbeschwerden optisch ansehnlich Mahlzeiten ermöglichen und gleichzeitig die Pfleger entlasten. Gleichzeitig erzielten die Forscher auch verbesserte Eigenschaften in Geschmack und Haltbarkeit des 3D-gedruckten Gemüsepürees.

Schneller und hochpräzise:

Forscher der Northwestern University entwickeln dynamisches 3D-Druckverfahren für komplizierte Strukturen

4. Februar 2021
3D-gedruckter Eiffelturm

Forscher der McCormick School of Engineering an der Northwestern University haben ein neuartiges 3D-Druckverfahren entwickelt, mit dem sie schneller hochpräzise Ergebnisse bei komplexen Strukturen erreichen können. Dabei setzen sie auf einen Roboterarm, der während des Drucks geschwenkt und gedreht werden kann, ohne ein neues Modell zu benötigen. Anhand von Beispielen demonstrierten sie die Leistungsfähigkeit ihrer neuen Methode.

3D-Druck und Reparaturverfahren:

Siemens Energy stellt mit L-PBF Repair (HybridTech) ein Verfahren zur Reparatur und Erweiterung 3D-gedruckter Turbinenköpfe vor

1. Februar 2021
Turbinenschaufel

Mit der Powder Bed Fusion-3D-Drucktechnologie lassen sich hervorragend Metallobjekt schnell und in großen Stückzahlen mit wenig Verschleiß direkt vor Ort nach Bedarf herstellen. Das Verfahren eignet sich aber nicht um Ergänzungen an bestehenden Objekten vorzunehmen, wie zum Beispiel Bauteilerweiterungen oder Reparaturen. Um jedoch Turbinenschaufeln nicht nur zu reparieren, sondern auch erweitern zu können, hat Siemens Energy jetzt ein neuartiges Verfahren entwickelt, mit dem das gelingen soll. Das Verfahren trägt den Namen L-PBF-Repair (HybridTech).

Forschung:

Französische Forscher entwickeln 3D-Druckverfahren für komplexe Teile aus Glas

13. Januar 2021
3D-gedrucktes Fahrrad aus Glas

Einem Forscherteam aus Frankreich ist es eigenen Angaben zufolge gelungen ein zuverlässiges 3D-Druckverfahren für den 3D-Druck komplexer Glasobjekte zu entwickeln. Ihr Ansatz basiert auf der Multiphotonenpolymerisation. Die Forscher gehen davon aus, dass ihr Verfahren für unterschiedliche Arten von 3D-Glasobjekten verwendet werden kann.

Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP):

Multiphoton Optics stellt mit 3D-Druck extrem kleine, detailgenaue und biologisch abbaubare Trägerstrukturen her

20. Dezember 2020
10 mm hohes Scaffold

Multiphoton Optics aus dem bayerischen Würzburg hat mit 3D Lithographie und auf Grundlage von dem Verfahren Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP) ein biodegradierbares, osteochondrales 3D-Scaffold hergestellt. Die Forscher konnten dabei eine Druckgeschwindigkeit von 1 cm³ in 1,5 Stunden erreichen. Den Forschern half der weiterentwickelte Prototyp der Multiphoton Optics 3D-Druck-Plattform LithoProf3D®.

Schäden in Kunststoffteilen aufdecken:

Forscher entwickeln 3D-Druckverfahren um Flüssigkeiten in Objekte zu drucken

17. Dezember 2020
Gitterstruktur mit Flüssigkeiten

Ein Forscherteam rund um Prof. Dr. Wolfgang Binder von der Martin-Luther-Universität-Halle-Wittenberg hat ein neuartiges, kombiniertes 3D-Druckverfahren für Flüssigkeiten entwickelt. Damit lassen sich Flüssigkeiten in 3D-gedruckte Objekte integrieren. Das Verfahren kann zum Beispiel helfen in Kunststoffteilen Schäden aufzudecken.

Kunst als möglicher Einsatzbereich:

US-Forscher vom MIT entwickeln 3D-Druckverfahren um den Glanz zu reproduzierender Objekte besser drucken zu können

3. Dezember 2020
3D-gedrucktes Objekt mit Glanz und "normal" gedruckt

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben ein neuartiges 3D-Druckverfahren entwickelt, welches 3D-gedruckte Replikaten noch realistischer wirken lässt. Neben Form und Farbe lässt sich mit dem System die bislang oftmals nicht berücksichtigte Eigenschaft „Glanz“ abbilden. Vor allem Kunstwerke – aber auch jedes andere denkbare Produkt – ließen sich so dem realen Objekte näher duplizieren.

Gesunde Ernährung aus dem 3D-Drucker:

Forscher entwickeln 3D-Druckverfahren für gesunde Snacks aus Mikroalgen

6. November 2020
3D-gedruckter Snack mit Mikroalgen

Spanische Forscher der Universitat de Valencia und der Wageningen University and Research in der Niederlande haben die Herstellung 3D-gedruckter Snacks mit Mikroalgen untersucht. Die als Basis eingesetzte Mikroalgenbiomasse lieferte stark grüne, wenig ästhetische aber dafür sehr gesunde, Ergebnisse, die sich mit Hilfe von Lebensmittel-3D-Druckern in schöne Formen bringen lassen sollen.

Foodprinting:

Forscher entwickeln Verfahren für den 3D-Druck von milchbasierten Lebensmitteln ohne Nährstoffverlust

18. Oktober 2020
3D-gedruckte Objekte aus Milchpulver

Forscher der Singapore University of Technology (SUTD) haben ein neues 3D-Druckverfahren entwickelt, um auf Milch basierte Produkte mit einem 3D-Drucker in beliebige Formen zu drucken. Dabei setzen sie auf das Direct Ink Writing (DIW) 3D-Druckverfahren und erreichten Ergebnisse von milchhaltigen Produkten ohne Nährstoffverlust und bei Herstellung bei Raumtemperatur.

3D-Druck von Hochleistungsverbundteilen:

Zortrax und Europäische Weltraumorganisation ESA entwickeln 3D-Drucktechnologie für PEEK-Polymermischungen

15. Oktober 2020
3D-gedrucktes Objekt mit und ohne Stützstrukturen

Der polnische 3D-Drucker-Hersteller Zortrax hat gemeinsam mit der Europäischen Weltraumorganisation ESA an der Entwicklung einer 3D-Drucktechnologie für äußerst starke Verbundkomponenten aus zwei PEEK-Polymermischungen gearbeitet. Eine von der ESA bereitgestellte elektrisch leitfähige PEEK-Verbindung kann gleichzeitig mit Standard-PEEK eingesetzt werden. Die Optimierungen, die in diesem Zusammenhang für den Zortrax Endureal Industrie-3D-Drucker vorgenommen wurden, sind in der kommerziellen Version des 3D-Druckers bereits enthalten.

Hohlräume und Kreuzkontamination vermieden:

Japanische Forscher entwickeln 3D-Druckverfahren von Mikrostrukturen aus mehreren Materialien

26. September 2020
Aufbau des 3D-Druckverfahrens der YNU

Forscher der Yokohama National University in Japan haben ein Verfahren entwickelt, mit dem der 3D-Druck von Mikrostrukturen aus mehreren Materialien möglich ist. Ziel der Forschung war es mit Hilfe des 3D-Druckverfahrens Hohlräume und Kreuzkontaminationen zu verhindern und somit Abfall zu reduzieren. Wie den Forschern das gelang, erklären wir in diesem Artikel.

Starke 3D-Druckobjekt mit geringem Gewicht:

US-Forscher stellen für LITA-3D-Druckverfahren neue Verbundwerkstoff aus duroplastischen Polymeren mit Kohlenstofffasern vor

9. September 2020
3D-Drucktechnik LITA

US-amerikanische Forscher der University of Delaware (UDEL) haben für ihre 3D-Drucktechnik namens „LITA“ an Verbundwerkstoffen gearbeitet, die für starke 3D-gedruckte Objekte mit geringem Gewicht sorgen. Dabei werden Kohlenstofffasern mit duroplastischen Polymeren kombiniert. Die 3D-Drucktechnik und das Material eignen sich zum Beispiel für 3D-gedruckte Teile in Flugzeugen.

Pulver mit Nanopartikeln "gewürzt":

Forschern der Universität Duisburg-Essen gelingt Laser-3D-Druck in Farbe

3. September 2020
Material für den Farb-3D-Druck

Forschern aus Deutschland von der Universität Duisburg-Essen haben einen Weg gefunden mit Laser-3D-Druckern in Farbe zu drucken. Dabei statteten sie das für den 3D-Druck verwendete Polymerpulver mit Nanopartikeln aus. Wie genau der Prozess abläuft und welche Vorteile er mit sich bringt fassen wir in diesem Artikel zusammen.

Forschung:

US-Forscher entwickeln 3D-Druckverfahren für Latexkautschuk

19. Juli 2020
3D-Druckbeispiel Latexkautschuk

US-amerikanische Forscher der Virginia Tech haben ein neues 3D-Druckverfahren für den 3D-Druck von Latexkautschuk entwickelt. Dazu verwendeten sie einen speziellen 3D-Drucker und Photoinitiatoren. Nach mehreren Anläufen fanden sie die geeignetsten Parameter für ihr Vorhaben heraus und konnten erfolgreich Objekte aus Latexkautschuk mit dem 3D-Drucker herstellen.

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