Britische Forscher der Queen Mary University of London erforschen eine neue Drop-on-Demand-Methode (DoD), mit der sich Latex und Gummi mit einem 3D-Drucker verarbeiten lassen. Ziel der Forschungen ist es die Möglichkeiten des 3D-Drucks mit Materialien aus Gummi und Latex für den industriellen Einsatz zu verbessern.

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Forscher der Queen Mary University of London erforschen eine neue Drop-on-Demand-Methode (DoD) mit Latex und Gummi. Sie erläutern ihre Arbeit in „Additive Manufacturing with Liquid Latex and Recycled End-of-Life Rubber“ und erläutern, wie sie eine neue Methode zur Bewältigung einiger der Herausforderungen bei der Kompatibilität von Materialien und Inkjetsystemen entwickeln konnten.

Die Autoren Miguel A. Quetzeri-Santiago, Clara L. Hedegaard und J. Rafael Castrejón-Pita sind sich bewusst, dass viele Unternehmen zwar an der Verwendung von Elastomeren und Kautschuken in der additiven Fertigung interessiert waren, das Endprodukt aber oft schlechter war als bei traditionellen Verfahren. Flüssigelastomere wurden ebenfalls als Option in Betracht gezogen, aber Viskositätsbeschränkungen verboten ihre Verwendung und den Erfolg bei der Herstellung. Verstopfung und Agglomeration waren ebenfalls Stolpersteine.

3D-Druck von Gummi
Latexkonstrukte die mit einem 3D-Drucker von den britischen Forschern der Queen Mary University of London verarbeitet wurden (Bild © Queen Mary University of London/liebertpub.com).

Mit dem Drop-on-Demand-Tintenstrahldruck haben die Forscher überlegt, wie sie frühere Herausforderungen umgehen und den Vorteil des Drucks mit Tröpfchen nutzen können, die dicht beieinander gedruckt werden können, um anschließend zu verschmelzen und starke Schichten zu bilden. Der Prozess kann durch verschiedene Arten von Druckimpulsen gesteuert werden, bei denen die Tröpfchen aus der Düse ausgestoßen werden. Zu den Vorteilen dieses Verfahrens gehören:

  • Fehlender Substratkontakt, Vermeidung von Düsenkontaminationen
  • Höhere Druckgeschwindigkeiten
  • Mehr Kontrolle
  • Variabilität von Tropfenvolumen und -geschwindigkeit
  • Flexibilität in der Produktion und Anpassungsmöglichkeiten
  • Potenzial für das Recycling von Gummi

Für den 3D-Druck hat das Forschungsteam jeden Druckkopf geladen, den Gegendruck gesteuert und die Impulsdauer und -intensität überwacht. Jedes Tröpfchen sollte in eine Form übergehen, die sich aus Schichten zusammensetzt. Sie benutzten zwei verschiedene Methoden zur Aushärtung, mittels Umgebungsluft und Heißluft. Der kontinuierliche Druck des reinen flüssigen Latex wurde als „konsistent und zuverlässig“ in Zeitfenstern von bis zu einer Stunde bezeichnet.

Die Forscher gehen davon aus, dass ein besseres Mischverfahren und mehr Vibration des Druckkopfbehälters diese Probleme verbessern könnte. Sie stellten auch fest, dass MRP-Partikel in Kombination mit Latex die Elastizität verringern, aber keinen Einfluss auf die Steifigkeit haben. Insgesamt war ihre Arbeit beim 3D-Druck von hochfestem Latex jedoch erfolgreich, und die Forscher gaben an, dass diese Studie „neue Möglichkeiten“ für das Recycling von Reifenabfällen bietet.

Die Wissenschaft und das Studium an der Verarbeitung unterschiedlichster Materialien mit 3D-Drucken spielt für die Zukunft der additiven Fertigung eine große Rolle. Seitens der Industrie gibt es großes Interesse auch Gummi mit 3D-Druckverfahren zu verarbeiten in Bezug auf seine Flexibilität zu erforschen. Ein Beispiel ist die Reifenindustrie.

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