Forscher der Jacobs University Bremen haben einen 3D-Drucker entwickelt, der den kostengünstigen 3D-Druck komplexer Einzelteile für Prototypen ermöglichen soll. Der 3D-Drucker mit dem Namen Honeycomb ist über vier Meter groß und hat einen Druckbereich mit einem Radius von 1,5 Metern und eine Druckhöhe von 2,5 Metern.

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In der Ersatzteilwirtschaft, dem Prototypenbau und dem Maschinen- und Anlagenbau gibt es oft Ersatzteile, die regelmäßig benötigt werden. Diese haben nicht selten eine komplexe Struktur und werden nur in geringen Stückzahlen gebraucht. Solche Teile lassen sich schwer mit konventionellen Fertigungsverfahren produzieren, da das unwirtschaftlich und je nach Größe und Komplexität des jeweiligen Teils auch unmöglich wäre.

Kostengünstiger 3D-Druck komplexer Einzelteile für Prototypen

Prof. Dr. Dr.-Ing. Yilmaz Uygun
Der 3D-Drucker, der von Prof. Dr. Dr. Ing. Yilmaz Uygun (im Bild) und seinem Team entwickelt wurde, weist eine Gesamthöhe von über vier Metern auf (Bild © Jacobs University Bremen).

Prof. Dr. Dr. – Ing. Yilmaz Uygun von der Jacobs University Bremen und sein Team haben unterstützt durch die Kieserling Stiftung unter der Leitung von Serkan Özkan innerhalb kürzester Zeit den laut eigenen Angaben weltweit größten industriell nutzbaren Delta-3D-Drucker entwickelt. Mit diesem soll der kostengünstige 3D-Druck komplexer Einzelteile für Prototypen möglich sein. Das Design lässt sich dadurch flexibel und ökonomisch anpassen und erneuern.

Der über vier Meter hohe 3D-Drucker hat einen Druckbereich mit einem Radius von 1,5 Metern und eine Druckhöhe von 2,5 Metern. Im Rahmen eines Projekts werden die Druckteile in vertikalen Windkraftanlagen eingesetzt und Turbinen durch das additive Fertigungsverfahren erzeugt. Weitere Projekte sollen folgen. Je nachdem wie komplex das geplante Objekt ist, liegt die Druckgeschwindigkeit bei 5 kg pro Stunde. Uygun sieht bei der Druckgeschwindigkeit und der Verwendung von Filament als Druckmaterial noch großes Potenzial. Überschüssiges Material, das als Stützstruktur bei gewölbten und filigranen Teilen mit gedruckt und anschließend entsorgt wird, könnte zerkleinert und als Pellets verwertet werden.

Uygun erklärt:

„Wir entwickeln gerade einen Pellet-Extruder, um Pellets herstellen und statt Filament als Eingangsmaterial nutzen zu können. Dadurch verringert sich der CO2-Fußabdruck radikal. Zusätzlich können wir Kosten reduzieren, die Lieferkette absichern und die Unabhängigkeit von bestimmten Zulieferern und Regionen sicherstellen.“

3D-Drucker Honeycomb

3D-Drucker Honeycomb
Der Honeycomb-3D-Drucker (im Bild) hat einen Druckkopf, der an drei Roboterarmen befestigt ist und über der Druckplatte schwebt (Bild © Jacobs University Bremen).

Das Team legt außerdem einen Fokus auf die Weiterentwicklung der Qualitätssicherung beim Druckvorgang. Die Forscher entwickelten ein kamerabasiertes System, mit dem der 3D-Druck optisch kontrolliert wird. Der 3D-Drucker, der den Namen „Honeycomb“ erhalten hat, soll sich bei Abweichungen im Druck selbst korrigieren. Das Team forscht an der simultanen Nutzung multipler Druckköpfe mit unterschiedlich großen Drucköffnungen, die für unterschiedlich komplexe Produktgeometrien und mit entsprechend unterschiedlichen Geschwindigkeiten eingesetzt werden sollen.

Der Name Honeycomb bedeutet Honigwabe, was treffend für die innenliegende Struktur der gedruckten Teile ist. Durch die Honigwabenstruktur wird weniger Material verwendet und das fertige Stück ist leicht und stabil.

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