Umweltfreundlicher und günstiger: US-Forscher entwickeln 3D-Drucker und Verfahren für den 3D-Druck viskoser, energetischer Materialien mit hoher Detailgenauigkeit

Ein Forscherteam der Purdue University hat einen 3D-Drucker entwickelt, der in der Lage ist, energetische Materialien in kürzester und in detailreichen Formen zu drucken. Für das neuartige Verfahren setzen die Wissenschaftler auch hochamplitude Ultraschallschwingungen. Wir haben uns das umweltfreundliche und günstigere Gerät, sowie das 3D-Druckverfahren, einmal genauer angesehen.

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Von einem Forscherteam der Purdue University wurde ein 3D-Drucker entwickelt, der energetische Materialien mit filigranen geometrischen Elementen schneller und kostengünstiger als mit normalen 3D-Druckverfahren herstellen kann. Laut einer Pressemitteilung der Universität ist er zugleich umweltfreundlicher und sicherer. Wissenschaftler der chinesischen Jilin University untersuchen ebenfalls ein 3D-Druckverfahren für Flüssigkeiten mit hoher Viskosität zu entwickeln.

Viskose Materialien mit Konsistenz vergleichbar mit Ton

Doktorandin am 3D-Drucker
Monique McClain, Doktorandin an der Purdue School of Aeronautics and Astronautics, zeigt, wie der 3D-Drucker arbeitet (Bild © Purdue University).

Jeffrey Rhoads, der Professor an der Purdue’s School of Mechanical Engineering ist, und Emre Gunduz, ein ehemaliger wissenschaftlicher Assistenzprofessor an der Universität, gründeten gemeinsam mit Kollegen das Start-up Next Offset Solutions. Die Firma hat sich auf 3D-Drucker, energetische Materialien inklusive Feststoffraketen, Treibstoffe und Pyrotechnik spezialisiert. Die Fertigung der energetischen Materialien erfolgt durch ein Verfahren mit dem per 3D-Druck viskose Materialien veerarbeitet werden können. Die viskosen Materialien erreichen dabei eine Konsistenz vergleichbar mit Ton.

Das 3D-Druckverfahren von Next Offset Solutions erlaubt die Herstellung von Objekten aus energetischen Materialien mit einer sehr hohen Genauigkeit. Wie Jeffrey Rhoads in der Mitteilung erklärte, habe man gezeigt, dass die besagten Materialien ohne Hohlräume gedruckt werden können. Dies sei der Schlüssel. Hohlräume wirken sich schlecht auf energetische Materialien aus. Sie sind zu inkonsistent und in manchen Fällen führen sie zu Verbrennungen.

Das 3D-Druckverfahren im Detail

Der für das Verfahren eingesetzt 3D-Drucker arbeitet wie ein klassischer 3D-Drucker, allerdings mit dem Unterschied, dass hochamplitude Ultraschallschwingungen zum Einsatz kommen. Diese wirken auf die Düse und die Reibung an den Düsenspitzen wird minimiert. Auf diese Weise können hochelastische Materialien durchgepresst werden, was zu einer genauen Durchflusskontrolle führt.

Die Forscher setzten die Methode zur Fertigung biomedizinischer Implantate, personalisierter Medikamente und anderer Produkte ein. Der Fokus von Next Offset Solutions liegt in der Produktion energetischer Materialien und erforscht anderer Lösungen für die Technologie.

Emre Gunduz am 3D-Drucker
Das 3D-Druck-Verfahren erlaubt die Fertigung energetischer Materialien mit hoher Genauigkeit (Bild © Screenshot Video der Purdue University „3D Printing Extremely Viscous Materials“).

Umweltfreundlicher und günstiger

Im Gegensatz zu traditionellen 3D-Druckverfahren benötigt die neue Methode kein Lösungsmittel zur Minimierung der Viskosität. Dies führt zu einer schnelleren Produktion zu geringeren Kosten und besserer Umweltfreundlichkeit. Der Prozess arbeitet mit höherer Sicherheit, weil der 3D-Drucker ferngesteuert werden kann. Das Start-up arbeitet mit schon qualifizierten Materialien und ändert außerdem den Arbeitsablauf.

Die Druckereien und die damit gefertigten Produkte sollen an die Verteidigungsministerien und deren Auftragnehmer geliefert werden. Patentiert wurde das neuartige 3D-Druckverfahren durch das Purdue Office of Technologie Commercialization.

Wissenschaftler der Cape Western Reserve University haben zuletzt ein 3D-Druckverfahren entwickelt mit dem 3D-Objekte aus belastbaren Schaumstoff gedruckt werden können. Eine Übersicht der neuesten 3D-Druckverfahren zeigen wir regelmäßig aktualisiert auf dieser Seite.

Video zu dem 3D-Drucker

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