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.

Anzeige

An der Yokohama National University in Japan hat ein Team von Forschern eine Methode für den 3D-Druck mehrfarbiger Mikrostrukturen mit verschiedenen Materialien entwickelt. Das Verfahren basiert auf der Stereolithographie. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie im Fachjournal Optical Materials Express in einer Arbeit mit dem Titel „Multi-material microstereolithography using a palette with multicolor photocurable resins„.

Einstufige Herstellung von Strukturen aus mehreren Materialien

Aufbau des 3D-Druckverfahrens der YNU
Forscher der NYU haben ein Verfahren für den 3D-Druck von Mikrostrukturen aus mehreren Materialien in Farbe entwickelt (Bild © Optical Materials Express journal).

Bei dieser 3D-Druckmethode können mehrere Harze in einem Tröpfchenzustand suspendiert und so während des Drucks ausgetauscht werden. Den Forschern ist es wichtig, eine Reihe mehrfarbiger Objekte aus mehreren Materialien herzustellen. Dabei wollen sie Abfälle reduzieren und Hohlräume vermeiden. Die Methode lässt sich in der Medizin einsetzen, bei optischen Teilen oder Sensoren.

Das Multi-Material-System J750 von Stratasys bietet eine gute Lösung für den Einsatz mehrerer Materialien. Einige Forscher haben versucht, ähnliche Verfahren zu entwickeln, sind jedoch an Hohlräumen und Kreuzkontaminationen gescheitert.

Shoji Maruo, Teamleiter des Forschungsprojekts an der YNU, sagt:

„Durch die Kombination mehrerer Arten von Materialien kann eine Funktion erstellt werden, die mit einem einzigen Material nicht realisiert werden kann. Methoden wie unsere, die die einstufige Herstellung von Strukturen aus mehreren Materialien ermöglichen, eliminieren Montageprozesse und ermöglichen die hochpräzise, kostengünstige Herstellung von Geräten.“

Details zum 3D-Druckverfahren der YNU

Für seinen Prozess entwickelte das japanische Forscherteam ein zweistufiges Reinigungsverfahren. Eine Glaspalette wurde dazu auf einem linearen Translationstisch montiert, die mit einer Luftblaseinheit im zweiten Tank zum Trocknen der Materialien genutzt wurde. Auf der Glasplatte konnten mehrere Harztropfen und zwei Tanks mit Reinigungsmitteln gesichert werden. Die Tanks verhinderten jegliche Kreuzkontamination.

Um die Blasen, die sich beim Austausch der photohärtbaren Harze im 3D-Modell bildeten, herauszudrücken, bewegten sie das Modell horizontal, während sie es über der Palette hielten und einen kleinen Spalt ließen. Das fertige 3D-gedruckte Objekt war nun ohne Hohlräume.

Es folgten Tests mit verschiedenen photohärtbaren Harzen, bei denen viele winzige Mikrostrukturen entstanden. Ein sechsstündiges Experiment brachte einen mehrfarbigen Würfel mit 50 Schichten hervor. Fünfmal fünf farbige Harze wurden dazu ausgetauscht. Für die Forscher war der erfolgreiche Test ein Beweis, dass ihre Methode funktioniert.

Alle 3D-Druck-News per E-Mail abonnieren

Anzeige

Meistverkaufte 3D-Drucker in der 15. Kalenderwoche 2021

Platzierung3D-DruckerBester PreisShopMehr Infos
1Artillery Sidewinder-X1327,09 €kaufenNeuvorstellung
2QIDI TECH X-Max892,49 €kaufenTestbericht
3FLSUN Q5181,63 €kaufen
4QIDI TECH X-Plus668,77 €kaufenTestbericht
5Creality Ender 3 PRO204,23 €kaufen
6Artillery GENIUS225,97 €kaufenTestbericht
7Creality CR-6 SE271,15 €kaufenNeuvorstellung | Tesbericht
8Alfawise U30 Pro228,25 €kaufen
9Creality CR-10 V3432,65 €kaufen
10TRONXY X5SA262,13 €kaufenTestbericht
11Anycubic Chiron489,99 €kaufen
12FLSUN QQ S Pro248,59 €kaufen
13Flying Bear Ghost 4S325,60 €kaufen
14ANYCUBIC Mega X429,99 €kaufenTestbericht
15ANYCUBIC Mega-S242,32 €kaufen

Gutschein-Code funktioniert nicht? Fehlerhaften Coupon melden | 3D-Drucker kaufen | 3D-Druck-Shop

Angebot
Im Angebot: PLA-Filament Amazon Basics um 32% reduziert
  • 3D-Drucker-Filament mit einem Durchmesser von 1,75 mm (+/- 0,05 mm); geeignet für gängige 3D-Drucker (bitte Spulengröße auf Kompatibilität prüfen); ideal zum Drucken von Deko-Objekten, Bastelprojekten und mehr; Blau; Spule mit 1 kg
  • Hergestellt aus PLA-Kunststoff, einem häufig verwendeten thermoplastischen Material, das für seine seidig schimmernde Oberfläche, niedrigere Schmelztemperatur und Benutzerfreundlichkeit bekannt ist (kein Heizbett erforderlich); zudem ist es verzugsarm und geruchlos und hat eine glänzende Oberfläche