Forscher der TH Köln haben einen neuartigen 3D-Druckkopf entwickelt, der in der Lage ist sich bei Problemen während des 3D-Druckprozesses selbst zu optimieren. Damit werden Qualitätsschwankungen oder gar fehlerhafte 3D-Druckobjekte vermieden. Der „IntelliExtruder“ entstand im Rahmen einer studentischen Arbeit und wird in diesem Beitrag vorgestellt.

Anzeige

Forscher der TH Köln haben einen sensorgestützten Druckkopf entwickelt, der den Fertigungsprozess überwacht und bei Bedarf korrigieren kann. Die üblichen auf dem Markt erhältlichen 3D-Druckanlagen haben oft nur eine rudimentäre Prozessüberwachung, wie etwa die Temperaturregelung des Heizelements, erklärt Tilmann Spitz vom Labor für Fertigungssysteme in einer Pressemitteilung. Er ergänzt, dass Qualitätsschwankungen beim Rohmaterial nicht ausgeglichen werden oder zu fehlerhaften Bauteilen führen. Unternehmen, die auf dieser Basis den 3D-Druck für die Serienfertigung nutzen möchten, müssten laut der Mitteilung einen höhen Ausschuss akzeptieren.

„IntelliExtruder“

Der intelligente Druckkopf kann die Eigenschaften des Filaments überwachen. Treten Abweichungen bei Parametern wie Förderwiderstand, Vorschubgeschwindigkeit oder Drahtquerschnitt auf, optimiert das System den Prozess automatisch oder stoppt bei schweren Fehlern die Produktion. Der Druckkopf kalibriert sich selbst und der Anwender muss dabei keine Einstellungen vornehmen.

Laborleiter Prof. Dr. Ulf Müller erklärt:

„Unser Druckkopf ist ein kostengünstiger Nachrüstsatz, der auf alle marktüblichen Industrieroboter installiert werden kann. So ist die additive Fertigung mit vorhandenen Maschinen möglich und es muss keine teure Komplettanlage beschafft werden.“

3D-Drucker, die mit herstellerunabhängigen Rohmaterialien arbeiten, ermöglichen ein Kostenersparnis. Das funktioniert aber was Temperatur und Querschnitt angeht nicht auf allen Fertigungsanlagen.

„Unser neu entwickelter Extruder passt den Prozess an die Spezifikationen des jeweiligen Filaments an. So können auch herstellerfremde Druckmaterialien in hoher Qualität verarbeitet werden“, so Spitz.

IntelliExtruder Nahansicht
Mit dem „IntelliExtruder“ (hier im Bild) wäre prozesssichere Serienfertigung mit dem 3D-Drucker möglich (Bild © Costa Belibasakis/TH Köln).

Beweis für die Machbarkeit

Der Druckkopf der TH Köln entstand im Rahmen eines Forschungsprojekts durch studentische Arbeiten. Die erste Version war das Ergebnis des 2018 entstandenen Plans, einen „IntelliExtruder“ zu entwickeln. Die Forscher demonstrierten damit die Machbarkeit der Idee.

„Auf dieser Grundlage haben Studierende des Labors in insgesamt sieben Bachelor- und drei Masterarbeiten den mechanischen Aufbau, die Programmierung und die Algorithmen optimiert, sodass wir heute über ein System verfügen, das nahe an der Marktreife ist“, sagt Müller.

IntelliExtruder auf Industrieroboter
Der IntelliExtruder (hier im Einsatz auf einem Industrieroboter) entstand im Rahmen einer studentischen Arbeit und in einem Forschungsprojekt (Bild © Costa Belibasakis/TH Köln).

Das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie hat das Forschungsprojekt „IntelliExtruder – 3D-Druckkopf mit automatischer Kalibrierung und Anpassung“ gefördert. Auf der formnext 2019 stellte dp polar mit AMpolar® i2 einen 3D-Drucker mit rotierendem Drucktisch zur industriellen Serienfertigung vor. Über die weitere Entwicklung in diesem Bereich berichten wir auch zukünftig im 3D-grenzenlos Magazin (Newsletter abonnieren).

TOP 10 verkaufte 3D-Drucker der 49. Kalenderwoche 2020

Platzierung3D-DruckerAktionspreisAktion / GutscheinZum AngebotInfos zum Gerät
1Artillery Sidewinder-X1303,58 € (TOP-Preis)Flash SalekaufenProduktvorstellung lesen
2Alfawise U30 Pro233,38 €Flash Salekaufen
3Artillery GENIUS219,01 €Flash SalekaufenTestbericht
4ANYCUBIC Mega-S179,74 €Flash Salekaufen
5TRONXY X5SA242,19 €Flash Salekaufen
6Tronxy XY-2 Pro155,69 €Flash Salekaufen
7Flsun Q5175,56 €Flash Salekaufen
8Flsun QQ S Pro249,99 €kaufen
9NOVA3D Bene4249,99 €Flash Salekaufen
10EcubMaker TOYDIY477,63 €Flash Salekaufen
OUTLONGER LK4 Pro225,33 €Flash Salekaufen
OUTOrtur Obsidian257,14 €kaufenTestbericht
OUTQIDI TECH X-Max1.199,00 €kaufen
OUTQIDITECH X-Plus687,14 €kaufenTestbericht
OUTANYCUBIC Mega X343,14 €kaufenTestbericht
OUTAnycubic Chiron368,94 €kaufen
OUTFlying Bear Ghost 4S309,59 €kaufen
OUTCreality Ender 3153,94 €kaufen
OUTELEGOO Mars
241,37 €kaufen
OUTCreality CR-10 V2429,14 €kaufen
OUTEcubMaker 4 in 1545,58 €kaufen
OUTAnycubic Photon-S372,53 €kaufen
OUTANYCUBIC MEGA ZERO160,57 €kaufen
OUTAlfawise U30171,99 €kaufenTestbericht
OUTAlfawise U20269,6 €kaufenTestbericht
OUTAlfawise U20 ONE220,16 €kaufen
OUTCreality Ender 3 V-Slot187,63 €kaufenTestbericht
OUTTronxy D01426,39 €kaufen

Gutschein-Code funktioniert nicht? Hier melden | Alle 3D-Drucker-Gutscheine | 3D-Drucker kaufen