Das Army Research Laboratory (ARL) hat eine neue Methode für den 3D-Druck von strapazierfähigen Ersatzteilen entwickelt. Dabei kommt ein Dual-Polymer-Filament zum Einsatz. Wir stellen das thermische Ziehverfahren des ARL vor.

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Das Army Research Laboratory (ARL) der U.S. Army Combat Capabilities Development Command hat eine additive Fertigungstechnologie entwickelt, mit der Dual-Polymer-Teile hergestellt werden. Soldaten können so schnell kaputte Kunststoffteile gegen strapazierfähigen 3D-gedruckten Ersatz austauschen. Laut einem Artikel des „Army News Service“ könnte die Technologie bereits in diesem Jahr eingesetzt werden. Das thermische Ziehverfahren kann ohne Werkzeug verwendet werden, um ein ABS-Filament mit sternförmigen PC-Kern herzustellen. Vor etwa einem Jahr haben wir eine Legierung vorgestellt, mit der Forscher der U.S. Army ultrastarke 3D-gedruckte Stahlteile herstellen.

On-Demand-Fertigung: Kein Lager nötig

Thermisches Ziehverfahren in der U.S. Army
Soldaten können mit der neuen Methode schnell kaputte Kunststoffteile gegen strapazierfähigen 3D-gedruckten Ersatz austauschen (Bild © CCDC Army Research Laboratory).

Für das Militär ist der militärische Einsatz des 3D-Drucks für Kfz-Ersatzteile einfacher, als ein umfangreiches Lager anzulegen. Das Army Research Laboratory geht davon aus, mit der neuen Methode einen Weg gefunden zu haben, um dauerhafte Ersatzteile für Waffen in 3D zu drucken. Ein wichtiger Teil ist dabei das Dual-Polymer-Filament aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) mit Polycarbonat (PC).

Teile, die mit herkömmlichem Filament aus einem Thermoplasten gedruckt werden, sind oft spröde. Dr. Eric Wetzel, Leiter des ARL-Forschungsbereichs für Materialien für Soldaten, erklärt, dass sich die Ebenen kaum verbinden und die vorherige bereits abgekühlt ist, bis die neue hinzugefügt wurde. Die entwickelte Technologie erlaubt es, herkömmliche Desktop-Drucker für den 3D-Druck zu nutzen, und in der Nachbearbeitung die Zähigkeit und Festigkeit zwischen den Schichten zu verbessern.

Thermisches Ziehverfahren

Die ABS- und PC-Phasen sind bei der neuen Methode nicht miteinander gemischt, sondern werden über ein spezielles thermisches Ziehverfahren ohne Werkzeug verarbeitet. So entsteht ein ABS-Filament mit sternförmigem PC-Kern. Nach einigen Versuchen entschieden sich die Forscher für die Sternform, da sich so die beste Zähigkeit und Stabilität der Teile ergab. Nach dem 3D-Druck sind die Teile bereits ausgehärtet.

Die beiden Polymere mit ihren unterschiedlichen Schmelztemperaturen verschmelzen während des Härteprozesses miteinander, während die Geometrie die Form beibehält. Die hohe Temperaturbeständigkeit verstärkt die Stabilität.

„Die Fertigung dort, wo die Teile benötigt werden, bietet einige aufregende Möglichkeiten“, sagte Wetzel. „In Zukunft können wir uns vorstellen, dass Soldaten in Übersee in Zusammenarbeit mit Ingenieuren in den USA eingesetzt werden, um neue Hardwarekonzepte zu entwerfen und dann als digitale Dateien in physische Prototypen umzuwandeln, die die Soldaten am selben Tag verwenden können.“

Videovorstellung des Projekts des ARL

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