Forscher der thüringischen Ernst-Abbe-Hochschule Jena haben im Rahmen der Technologieplattform „Virtuelle Produkt- und Prozessentwicklung“ (VIPO) und in Zusammenarbeit mit dem regionalen Partner Jenaer Antriebstechnik, kurz JAT, ein Mehrachs-Antriebssystems für großvolumige FDM-3D-Drucker entwickelt.

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Forscher der Ernst-Abbe-Hochschule Jena haben sich im Rahmen eines Projekts mit der Entwicklung eines 3D-Druckers mit Mehrachs-Antriebssystem für großvolumige Objekte im Schmelzschicht-3D-Druckverfahren (FDM) auseinandergesetzt. Dabei wurden sie von Mitarbeitern der Jenaer Antriebsantechnik, kurz JAT, unterstützt. Der nun vorgestellte 3D-Drucker ermöglicht fast uneingeschränkte Auswahl von Werkstoffen bei einem Materialaustrag zwischen einem und sechs Kilogramm pro Stunde.

Details zum 3D-Drucker

3D-Granulatdrucker
Der 3D-Drucker (im Bild) hat ein Mehrachs-Antriebssystem für großvolumiges Schmelzschichten (Bild © Ernst-Abbe Hochschule).

Die Grundlage für den Aufbau des 3D-Druckers bildet der Extrusionsprozess. Um diesen zu realisieren, entwickelte das Team von JAT ein 3-Achs-System für die Antriebstechnik. Am Maschinengestell befindet sich der Granulatextruder mit Druckdüse. Spindelachsen mit vier Synchron-Servomotoren Ecostep 23S sind außerdem verbaut.

Das als „Gantry“ konstruierte Achssystem positioniert die Bauplattform in XYZ-Richtung. Die Bauplattform übernimmt ihr Eigengewicht und bis zu 90 Kilogramm an Druckmaterial, während der 3D-Drucker mit dem Druckvorgang beschäftigt ist. Dabei war es wichtig, die Synchronfahrt der Achsen zu beachten. Es galt die notwendige hohe Positioniergenauigkeit mit dieser Lastmasse über den gesamten Hub von 550 mm sicherzustellen. Der 3D-Drucker ist mit Servoverstärkern der Baureihe Ecovario ausgestattet. Mit vorkonfektionierten Schleppketten wird der Installationsaufwand reduziert.

» Mehr zum Thema: 3D-Druck in Thüringen – Über 40 Beiträge zu Projekten, Entwicklungen und Fortschritt

Virtuelle Produkt- und Prozessentwicklung

Das Projekt entstand im Rahmen der Technologie-Plattform „Virtuelle Produkt- und Prozessentwicklung“ (VIPO). Die Plattform hat neun Konsortialpartner und wird als innovativer regionaler Wachstumskern vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Bevor der 3D-Drucker an die Hochschule kam, wurde von einem Ingenieur der Antrieb in Betrieb genommen. Die Firma Rex Automatisierungstechnik sorgte für den Schaltschrank und stellte die übergeordnete Steuerung der Maschine her. Das Transferzentrum Add-On 3D-Druck, in dem sich der 3D-Drucker befindet, stellt Dienstleistungen für Forschung und Industrie bereit. Dort werden Laborführungen durchgeführt und Anlagentechnik demonstriert.

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