Um die Festigkeit eines mit einem 3D-Drucker hergestellten, zwei Kilogramm schweren Kunststoffteils zu prüfen, verwendete ein Team von Ingenieuren der Unternehmen UltiMaker, Covestro und der Royal Dutch Navy ein 12 Tonnen schweres, gepanzertes Fahrzeug. Dieses wurde von einem Kran angehoben. Als Verbindungsstück wurde das 3D-gedruckte Bauteil eingesetzt. Und hielt den Panzer selbst während sich das Kranfahrzeug mit angehängtem Panzer fortbewegt hat.

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Üblicherweise wird die Festigkeit eines Materials mit Zugprüfmaschinen getestet. Eine kleine 3D-gedruckte Probe wird dabei einer großen Kraft ausgesetzt, bis sie bricht. Die Kraft, die zu diesem Zeitpunkt auf das 3D-gedruckte Objekt einwirkt, drückt dessen Stärke aus. UltiMaker, Covestro und die Royal Dutch Navy wählten laut einem Website-Artikel von UltiMaker einen anderen Ansatz. Um die Festigkeit eines 3D-gedruckten, zwei Kilogramm schweren Kunststoffteils zu prüfen, entschlossen sie sich, ein gepanzertes Fahrzeug anzuheben, das 6.000-mal schwerer ist.

Vorbereitungen

3D-Modell in Software
Es wurden zwei Designs für zwei Größen generiert (im Bild: 3D-Modell in Software)(Bild © UltiMaker).

Damit das Anheben gelingt, mussten die Ingenieure die Hardware analysieren. Sie ergänzten einen speziellen Hebetank, der über zwei zu öffnende Stahlringe eine Verbindung zu einem Kran und den am angehobenen Fahrzeug befestigten Kabeln herzustellen. Ein längliches O-förmiges Verbindungsglied sollte helfen, die beiden Metallringe für das Vorhaben zu verbinden. Sie importierten die Geometrie der Stahlringe in die CAD-Software und der Anwendungstechniker bei UltiMaker, Lars De Jongh, erstellte das ursprüngliche Design für die Verbindung. Die Verbindung benötigte eine flache Seite für einen stabilen 3D-Druck und musste mit Schichtlinien in die gleiche Richtung gedruckt werden, in der die Kräfte das Teil projizieren. Um die Kräfte so gleichmäßig wie möglich zu verteilen, mussten die  Wechselwirkungsfläche des Teils und der Metallringe so groß wie möglich sein.

Materialwahl

Mitarbeiter mit 3D-gedrucktem Verbindungsglied
Das 3D-gedruckte Verbindungsglied (im Bild) entstand aus Addigy F1030 CF10, einem Polymer auf Nylonbasis von Covestro (Bild © UltiMaker).

Die Ingenieure verwendeten für den 3D-Druck Addigy F1030 CF10 von Covestro, da sie extrem starkes Material, das kurze Kraftspitzen aufnehmen kann, benötigten. Das mit Kohlefaser gefüllte Polymer auf Nylonbasis kann mit dem UltiMaker S5 und CC PrintCore gedruckt werden. Anschließend prüften sie die berechnete Festigkeit des Teils physikalisch mit vor Ort befindlichen Zugprüfgeräten und generierten zwei Designs für zwei Größen.

Das ein 1-kg-Glied, das schätzungsweise 12 Tonnen standhält, war das erste Teil. Das zweite hatte ein Gewicht von fast 3 kg und soll 38 Tonnen standhalten.

Test mit gepanzertem Bergungsfahrzeug

Die 13. Light Rhino Brigade unterstützte die Teams im Süden der Niederlande mit ihrem gepanzerten Bergungsfahrzeug Leopard 2. Dieser hatte einen vorne montierten Kran und ist normalerweise für die Bergung schwerer Fahrzeuge im Einsatz. Zuerst verwendeten sie die 1-kg-Verbindung verwendet, um eine Militärversion eines Mercedes-Jeeps mit einem Gewicht von über zwei Tonnen zu heben. Das gelang ihnen problemlos.

Es folgte ein Test mit der 2 kg schweren kohlefaserverstärkten Verbindung, die zwischen dem Buffalo-Kran und dem gepanzerten Panzer M113 platziert wurde. Das Fahrzeug wurde angehoben und hing dabei an der sorgfältig angebrachten 3D-gedruckten Verbindung. Während der Kran herumfuhr, hielt die Verbindung sehr gut.

Kran hebt Panzer mit 2 kg schwerer 3D-gedruckter Komponente
Das 12 Tonnen schwere Fahrzeug wurde langsam angehoben und hing sicher an der 3D-gedruckten Verbindung (im Bild zu sehen)(Bild © UltiMaker).

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