Fortschritt im 3D-Druck mit Metall: Chinesische Forscher entwickeln Metalltinte mit geringem Schmelzpunkt

 6. Oktober 2014  Andreas Krämer  

Die beiden Forscher Liu Jing und Wang Lei vom Institut für Physik und Chemie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben eine Metalltinte für 3D-Drucker mit einem besonders geringen Schmelzpunkt entwickelt. Das Verfahren erhielt den Namen Liquid Phase 3D-Printing.

Skizze zum Verfahren
Das neue an dem Verfahren der chinesischen Forscher zum 3D-Druck mit Metall ist der niedrige Schmelzpunkt (Bild © engineering.com).

Beim Liquid Phase 3D Printing setzt sich die Tinte aus den Metallen Ismut, Indium, Zink und Zinn zusammen. Der Schmelzpunkt liegt nur knapp über Zimmertemperatur. Der Einsatz anderer Metalle, deren Schmelzgrenze bei weniger als 300 Grad Celsius liegt, sei den Wissenschaftlern zufolge ebenfalls möglich. Zum Beispiel könnte die Tinte mit Nanopartikeln aus Silber oder Kupfer aufgewertet werden. Eine Legierung aus Indium, Gallium und Bismut sei ebenso vorstellbar.

Die flüssige Metalltinte verwendet eine Nadel um tropfenweise ein 3D-Objekt zu erstellen und unterscheidet sich vom Schmelzschichtverfahren. Die Metalltropfen kühlen in kurzer Zeit ab und gehen eine Verbindung mit den bereits gedruckten Schichten des Objekts ein. Das Werkstück befindet sich in einem Behältnis, welches mit einer speziellen Flüssigkeit zur schnellen Abkühlung der Metalltropfen gefüllt ist. Als Kühlflüssigkeit sei Wasser und Ethanol oder jedes andere kühlende flüssige Element einsetzbar. Die Form des Werkstücks kann mittels der Kühlflüssigkeit, seiner Strömungsgeschwindigkeit und Richtung bestimmt werden.

Wie die beiden chinesischen Wissenschaftler ausführen, lassen sich mit dem 3D-Druckverfahren so mehrere Substanzen verarbeiten. Zum Beispiel leitfähige Metalle und auch Kunststoff. Die Genauigkeit und Geschwindigkeit des Druckvorgangs soll durch Entwicklung eines Druckkopfs mit einer aus mehreren Nadeln bestehenden Matrix verbessert werden. Der neue Druckkopf soll außerdem über mehrere Pumpen verfügen. Die Nadeln sind austauschbar, wodurch die Tropfengröße bestimmt werden kann.

Zu den Herausforderungen bei der Weiterentwicklung der 3D-Metalldrucker hat ein großes Problem und zwar erfordert das verwendete, metallische Filament (Druckmaterial) einen hohen Schmelzpunkt. Das neue Druckverfahren könnte den Metalldruck enorm vereinfachen und eine kostengünstigere Herstellung von Metallobjekten mit 3D-Druckern ermöglichen.

Quelle: Science China Press

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