Ein Forscherteam des Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat einen neuen Desktop-3D-Drucker entwickelt, der mit einer zehnfach höheren Druckgeschwindigkeit arbeitet als vergleichbare FFF-3D-Drucker, die auf dem Markt verfügbar sind. Realisiert wird dies auch mit einem neuen Druckkopf, der einen Schraubmechanismus sowie einen Laser besitzt.

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Logo Massachusetts Institute of TechnologyMit dem vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelten neuen Desktop-3D-Drucker können Objekte von der Größe eines Legosteins innerhalb von  sechs Minuten statt wie vergleichbare Modelle in einer Stunde gefertigt werden, ist einem Newsbeitrag des Instituts zu entnehmen. Der Schlüssel  zu dieser Leistung ist der Schraubmechanismus, welcher das Filament mit höherem Druck in die Düse treibt. Der Laser erhitzt und schmilzt das Material schnell.

Nach Angaben von MIT Associate Professor Anastasios John Hart und seinem Team konnten erste Testobjekte mit der Entwicklung, die Fast FFF genannt wird, hergestellt werden. Zum Beispiel ein Brillenrahmen, Kegelzahnrad und ein Miniaturmodell des MIT-Gebäudes, deren Druckzeit sich auf fünf bis zehn Minuten belief. Wie Hart erklärte, habe diese Methode das Potential, den FFF-3D-Druck zu einer in Zukunft optimaler nutzbaren Technologie weiterzuentwickeln. Im Februar berichteten wir über ein neues 3D-Druckverfahren des MIT und der Harvard University, welches keramische Schaumstofftinte als Druckmaterial verwendet.

Mit dem neuen FFF-3D-Drucker gefertigte Objekte.
Diese Teile wurden mit dem neuen MIT Fast FFF-3D-Drucker angefertigt (Bild © Chelsea Turner/mit Hilfe des MIT-Forscherteams).

Notwendige Teile erheblich schneller ausdrucken zu können schafft neue Möglichkeiten für Anwendungen, zum Beispiel in der Notfallmedizin, oder bei der Fertigung von Teilen, die in entlegenen Regionen gefragt sind, wie Hart erklärte.

Sein Team konnte drei Hauptgründe ermitteln, die die Geschwindigkeit beim Großteil der Desktop-3D-Drucker beeinflussen. Die Reisegeschwindigkeit des Druckkopfs, die Kraft, mit der das Material durch die Düse gepresst wird, und das Tempo, mit welcher der Druckkopf Hitze transferieren kann, um das Material zu schmelzen. Basierend darauf wurde der neue 3D-Drucker entwickelt.

Die Filamentzufuhr, unter anderem bestehend aus zwei Rädern, ersetzten sie mit einem Schraubmechanismus. Das Filament wird dabei mit höherer Geschwindigkeit in die Düse gepresst, indem die Schrauben gedreht werden. Entlang des Schraubmechanismus befindet sich der Laser, der das Filament erhitzt und schmilzt, bevor es durch die Düse dringt. Das Gantry Bewegungssystem wurde neu gestaltet und programmiert.

Ein Nachteil des Fast FFF 3D-Druckers ist, dass die vorgehende Schicht oft noch nicht ausreichend abgekühlt ist, bis die nächste Schicht erfolgt. Das Objekt muss aus diesem Grund aktiv gekühlt werden, um Verzerrungen im gedruckten Teil zu vermeiden. An der Lösung dieses Problems arbeiten die MIT-Forscher derzeit, ebenso finden Untersuchungen neuer Materialien wie hochfesten Polymeren und Verbundstoffen statt, welche für das neue 3D-Druckverfahren verwendet werden könnten. Von den MIT-Forschern konnte im Mai mit Erfolg ein Raketenantrieb aus dem 3D-Drucker getestet werden.

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