Für Autositze und Schuhe: Neues Verfahren ermöglicht den 3D-Druck von höchst elastischen und robusten 3D-Objekten aus Schaumstoff

Ein neues 3D-Druckverfahren, welches von Wissenschaftlern der Cape Western Reserve University in Cleveland entwickelt wurde, ermöglicht es den Druckvorgang von 3D-Objekten aus belastbarem Schaumstoff präzise zu steuern. Das Material wird beispiellos elastisch und robust. Verschiedene Branchen und Industrien dürften von der Entwicklung profitieren.

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Logo Cape Western Reserve UniversitySchon oft haben wir darüber berichtet, wie der 3D-Druck in der Automobiindustrie zum Einsatz kommt. So setzt unter anderem Volvo CE auf 3D-Drucker bei Ersatzteilen und Produktentwicklung und berichtet von schnelleren Lieferungen an den Kunden und reduzierten Ausfallzeiten der Maschinen. Kürzlich haben Forscher der Cape Western Reserve University in Cleveland einige interessante Untersuchungen an einer neuen 3D-gedruckten Materialgruppe abgeschlossen, die nützliche Anwendungen unter anderem für die Automobilindustrie aber auch für den 3D-Druck von Schuhen bieten könnte.

Das Projekt ist eine Zusammenarbeit zwischen Professor Rigoberto Advincula und Peng-Fei Cao sowie Qiyi Chen. Dieses Expertenteam verarbeitete unter Verwendung der Viscosal Solution Printing (VSP) Technologie, wie die Forscher das 3D-Druckverfahren nennen, superelastische Schäume. Dieses Verfahren ist auch als Direct-Ink-Writing (bzw. Robocasting, kurz DIW) bekannt und ermöglicht, dass aus digitalen 3D-Modellen mit hoher Genauigkeit komplexe Strukturen erzeugt werden können, was Ingenieuren viel Kontrolle über die Porosität sowohl im Makro- als auch im Mikrobereich ermöglicht.

Abbildung Beispiel der entwickelten Struktur an der Cape Western Reserve University
Die präzise Steuerung ermöglicht ein hohes Maß an Kontrolle über die 3D-Struktur (Bild: © Rigoberto Advincula).

Bei der Forschung wurde Polyurethan als 3D-Drucker-Material verwendet. Die Struktur des Materials konnte dabei dank der additiven Herstellung gesteuert werden, was letztlich zur Porosität und dadurch deutlich besseren Eigenschaften führt. Im Vergleich zum Gieß- und Formverfahren bietet der 3D-Druck in Bezug auf die endgültigen Schaumstrukturen eine deutlich höhere Komplexität.

Details zum VSP-3D-Druckverfahren

Die VSP-3D-Druckmethode nutzt beim Drucken eine Spritze, die auf eine Bauplatte Schicht für Schicht ein viskoses (= zähflüssiges) Farbmaterial extrudiert, sodass eine 3D-Struktur entsteht. Das Design der Spritze und die präzise Steuerung der Tintenviskosität sowie das 3D-Design und die Druckparameter ermöglichen ein hohes Maß an Kontrolle. Die entstehenden Schaumstrukturen weisen eine gute mechanische Festigkeit auf. Sie sind sehr leicht, von beispielloser Elastizität und bemerkenswert robust. Darüber hinaus können die mechanischen Eigenschaften abgestimmt werden, je nach der entsprechender Anwendung.

Übersicht mechanische Eigenschaften des TPU Schaums
Der 3D-gedruckte Schaum kommt in vielen Bereichen zur Anwendung (Bild: © Rigoberto Advincula).

Der 3D-gedruckte thermoelastische Polyurethan Schaum fand bereits in Autositzen und Schuhen seine Anwendung. Wenn Sie auch zukünftig über alle Neuigkeiten aus dem Bereich der 3D-Drucktechnologien informiert bleiben wollen, haben Sie die Möglichkeit unseren Newsletter kostenlos zu abonnieren.

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