Ein Forschungsteam des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Technischen Universität Delft hat eine neue 3D-Drucktechnik entwickelt, die es ermöglicht, Objekte mit mehreren Farben, Schattierungen und Texturen in einem einzigen Schritt zu drucken. Diese Methode, die als „geschwindigkeitsmoduliertes Bügeln“ bezeichnet wird, nutzt wärmeempfindliche Materialien und könnte zu einer schnelleren und weniger materialintensiven Fertigung führen, wie das MIT auf seiner Website berichtet.
Neue Technik mit Dual-Druckdüsen
Die von den Forschern entwickelte Methode verwendet einen 3D-Drucker mit zwei Düsen. Die erste Düse trägt ein wärmeempfindliches Filament auf, während die zweite Düse das gedruckte Material erhitzt und damit seine Eigenschaften verändert. Durch die Steuerung der Geschwindigkeit der zweiten Düse können präzise Temperaturbereiche erreicht werden, was wiederum die Farbe, Schattierung und Rauheit des Filaments beeinflusst. Diese Technik erfordert keine Modifikationen an der Hardware des Druckers, was den Einsatz erleichtert.
Laut Mustafa Doğa Doğan, einem der Mitautoren der Studie, ermöglicht die Methode, ähnliche Ergebnisse wie bei herkömmlichen Desktop-Druckern zu erzielen, die unterschiedliche Tinten mischen, um verschiedene Farbtöne zu erzeugen.
Mustafa Doğa Doğan sagte dazu:
„Wir möchten das Gleiche mit einem 3D-Drucker erreichen – mit einer begrenzten Anzahl von Materialien eine große Vielfalt an Eigenschaften für 3D-gedruckte Objekte zu schaffen.“
Optimierte Steuerung und Anwendungen
Ein wichtiger Bestandteil der Technik ist ein Modell, das vorhersagt, wie viel Wärme die zweite Düse basierend auf ihrer Geschwindigkeit auf das Material überträgt. Dieses Modell bildet die Grundlage für eine benutzerfreundliche Oberfläche, die automatisch Druckanweisungen erstellt, um die gewünschten Eigenschaften in Bezug auf Farbe, Schattierung und Textur zu erreichen. Diese Technik bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten, von künstlerischen Effekten bis hin zu praktischen Anwendungen, wie etwa das Drucken von ergonomischen Griffen für Menschen mit eingeschränkter Handkraft.
In Tests verwendeten die Forscher drei wärmeempfindliche Filamente, darunter ein Schaumstoffpolymer, das durch Wärme verschiedene Schattierungen und Oberflächenbeschaffenheiten erzeugt. Ein weiteres Filament, das Holzfasern enthielt, konnte durch Erhitzen unterschiedlich stark verkohlt werden, um dunklere Farbtöne zu erzeugen. Durch die Modulation der Druckgeschwindigkeit konnten die Forscher Objekte wie halbtransparente Wasserflaschen und Fahrradgriffe mit variierenden Rauheiten fertigen.
Zukünftige Untersuchungen geplant
Zukünftige Untersuchungen sollen sich auf den Einsatz anderer thermoresponsiver Materialien wie Kunststoffe konzentrieren. Zudem wollen die Forscher die Technik weiterentwickeln, um mechanische und akustische Eigenschaften von Materialien gezielt zu verändern.
Die Forschungsergebnisse wurden auf dem ACM Symposium on User Interface Software and Technology präsentiert und können hier (PDF, 1,8 Mb; öffnet in neuem Fenster) nachgelesen werden. Über die weiteren Entwicklungen berichten wir zusammenfassend auch zukünftig im 3D-grenzenlos Magazin (Newsletter abonnieren).
