Der polnische IT-Dienstleister Zdalny Serwis wird in diesem Jahr einen DRIP-Prototypen-3D-Drucker auf den Markt bringen, für den das Unternehmen derzeit noch an einem FDM-Upgrade arbeitet. Das Duroplast Reactive Inkjet Printing-System (DRIP) ermöglicht dann auch den FDM-3D-Druck. Die Anwendungsbereiche des DRIP-Geräts liegen dabei in der gedruckten organischen Elektronik und Biotechnologie. Wir stellen den neuen 3D-Drucker-Prototypen einmal genauer vor.

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Das polnische IT-Dienstleistungsunternehmen Zdalny Serwis hat einen voll funktionsfähigen DRIP-Prototypdrucker (Duroplast Reactive Inkjet Printing) entwickelt, der noch in diesem Jahr auf den Markt gebracht werden soll. Außerdem ist ein FDM-Upgrade für den FDM-Bereich geplant, mit dem der 3D-Druck von Stützstrukturen für Teile möglich ist. Weiter werden einige Materialien auf Polyurethanbasis mit starren und elastischen Eigenschaften formuliert und für das DRIP-System optimier. Die DRIP-Technologie beschreibt das Unternehmen als „irgendwo zwischen reaktiver additiver Fertigung (RAM), PolyJet und reaktivem Tintenstrahldruck“.

DRIP-3D-Druck-Technologie

Die DRIP-Technologie (Duroplast Reactive Inkjet Printing) beinhaltet kollidierende Tintentröpfchen in der Luft, die bei Kontakt schnell reagieren und 3D-gedruckte Teile bilden. Eine Koaleszenz der ausgestoßenen Tröpfchen zu erreichen ist wichtig, damit die gewünschte Reaktion zwischen den Tinten zuverlässig abläuft. Ein Abscheider und eine Inertgasatmosphäre verhindern, dass der Tintenspender verstopft, und gewährleisten einen stabilen Betrieb des Druckkopfs. Die integrierte Steuerung misst die Tröpfchen und berechnet Strahlparameter bei Bedarf neu.

Wenige Sekunden nach der Abscheidung unmittelbar nach dem Mischen beginnen die kombinierten Tröpfchen mit den reaktiven Tinten zu härten. Sie bilden in wenigen Sekunden eine Gelstruktur, damit das Material nicht unter seinem eigenen Gewicht fließt. Nach 24 Stunden ist das 3D-Objekt vollständig ausgehärtet.

Maciej Zawadzki, Leiter Forschung und Entwicklung bei Zdalny Serwis, sagte:

„Wir glauben, dass diese Technologie Anwendungen in der gedruckten organischen Elektronik und Biotechnologie hat, da das Drucken von Hydrogelen mit Alginaten mit dieser Technologie recht einfach ist. Mit der Entwicklung einer Tinte für den Knorpeldruck befinden wir uns in einer frühen Forschungsphase. Könnten wir verschiedene biokompatible Tinten mit Pharmazeutika mischen, dann wären wir in der Lage, ein Arzneimittelabgabesystem zu entwickeln.“

Render des DRIP-3D-Druckers
Der DRIP-3D-Drucker (im Bild: Render des 3D-Druckers) soll mit dem FDM-Upgrade im Herbst 2021 erhältlich sein (Bild © Zdalny Serwis).

Weitere Details

Zu den Anwendungsbereichen dieser Entwicklung zählen mikroskopische und komplexe Geräte für die medizinische und chemische Forschung, Mikrofluidik- und Labor-on-Chip-Geräteanwendungen. Diese Technologie wurde in Variationen für die präzise medizinische und chemische Forschung, für Anwendungen des sogenannten 2,5 – D-Drucks und für die Entwicklung anderer neuartiger Verfahren zur Herstellung von Hybridadditiven eingesetzt. Schichtabscheidungs- und Reaktionszeit zwischen den Tinten beeinflussen die Schwankungen der Eigenschaften der gedruckten Objekte.

Der DRIP-Prototypdrucker erreicht dem Unternehmen zufolge eine kombinierte Tröpfchenabscheidungsgenauigkeit von mehr als 10 um mit kombinierten Tröpfchen mit einem Durchmesser von 300 um. Die Tintentröpfchen können zuverlässig mit Frequenzen von bis zu 1 kHz kollidieren und zusammengeführt werden. Die Ausgabezeiten und die Tröpfchenvolumina und -geschwindigkeiten werden automatisch online korrigiert. Damit kann der DRIP-Drucker die Mischverhältnisse der reaktiven Tinten ändern und die Herstellung von Materialien mit Funktionsqualität ermöglichen. Mit dem ähnlichen Nanodrip-Verfahren, dem elektrohydrodynamischen Tintenstrahldruck, haben Forscher 2016 leistungsfähige Elektroden in 3D gedruckt.

Zwei weitere Druckkopfsysteme für das Drucksystem ermöglichen das Mischen verschiedener Materialarten in einem Druck. Derzeit werden Tinten auf Basis von Polyharnstoffen und Polyurethanen entwickelt und Silikone und Acrylate getestet. Das FDM-Upgrade soll den Druck von Stützstrukturen und die Verflechtung von FDM-Materialien mit reaktiven Tinten ermöglichen. Es wird dem Unternehmen nach rechtzeitig zum Erhalt des kompletten Systems im Herbst fertig sein.

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