Das belgische Start-up-Unternehmen Sculpman hat in den vergangenen zwei Jahren eine neuartige, variable Düsentechnologie für den FDM-3D-Druck entwickelt. Das Hotend verfügt über eine stufenlos variable Öffnung, die flache, bis zu 10 mm breite Spuren ablegen kann. Damit sollen Bahngeschwindigkeiten von bis zu 500 cm³ pro Stunde möglich sein. Präsentiert wird das Hotend-System auf der formnext 2021.

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Das belgische Engineering-Start-up Sculpman hat nach zwei Jahren Entwicklungszeit eine neue patentierte „Variable Nozzle Technology“ vorgestellt. Statt einer kreisförmigen Düsenform mit fester Größe entschied sich Sculpman für eine stufenlos variable Öffnung, die flache, bis zu 10 mm breite Spuren ablegt. Das Produkt soll starke und präzise Polymerteile mit bisher unerreichtem Durchsatz mit dem 3D-Drucker möglich machen und Druckzeiten von Stunden auf Minuten reduzieren.

Einsatz im FDM-3D-Druck

Die Extrusion zählt zu der am weitesten verbreiteten 3D-Druckverfahren. Sie wird in vielen Bereichen eingesetzt und kann neben PLA und ABS auch Thermoplaste wie PEEK oder auch faserverstärkte Verbundwerkstoffe wie Kohlefaser-Nylon nutzen. FDM-3D-Drucker verfügen seit über 20 Jahren meist über kreisförmige Düsen mit fester Größe. Größere Düsen werden in Bereichen wie der Automobilindustrie beziehungsweise für große Teile verwendet. Kleinere Düsen verhelfen zu präziseren Ergebnissen und werden zum Beispiel im Nano-3D-Druck angewendet.

Sculpman erklärt, dass die Kompromisse das Ergebnis der festen Austrittsformen herkömmlicher Düsen sind, die Schichten von zylindrischen Materialspuren erzeugen. Die Kontaktfläche zwischen den Spuren ist begrenzt, weshalb der Druck sauber aussehender Teile mit ausreichender Schichthaftung mühsam ist.

Gerolf Vanacker, Mitbegründer von Sculpman, erklärt:

„Zylindrische Bahnen, die horizontal nebeneinander platziert werden, erzeugen ein Wellenmuster. Selbst wenn sie von der Düse leicht flach gequetscht werden, ist der Bereich, in dem sich beide Spuren berühren, immer noch klein, da der Querschnitt jeder Spur elliptisch ist und sich nur die Mitte der Seiten berührt.“

Variable Düsentechnologie von Sculpman

Sculpmans variable Düsentechnologie eliminiert zylindrische Bahnen und extrudiert flache rechteckige Bahnen unterschiedlicher Breite. Die Düse hat eine rechteckige Öffnung, die sich stufenlos drehen lässt. So kann sie immer senkrecht zur Fahrtrichtung stehen, wodurch sie flexibler für die Bahnplanung ist und die Schichtausrichtung und Schichthaftung verbessert. Zwei Schiebeelemente in der Düse verändern die Öffnung in der Mitte kontinuierlich. Wenn sie komplett schließen, dann kann der Materialfluss unterbrochen werden.

Vanacker ergänzt:

„Wenn man darüber nachdenkt, ist das dem Malen eines Bildes sehr ähnlich. Wenn Sie hohe Details benötigen, ist ein kleiner Bleistift die bessere Wahl. Wenn jedoch größere Flächen ausgefüllt werden müssen, ist es besser, einen breiten Pinsel zu verwenden.“

Das Hotend-System von Sculpman wird in einer Öffnungskonfiguration von 0 bis 10 mm mit einem Querschnitt von 0,5 mm erhältlich sein. Das soll Baugeschwindigkeiten von bis zu 500 cm³ pro Stunde ermöglichen. Das Düsendesign ist mit 2,85 mm – Filamenten kompatibel. Ein weiteres System für granuläre Rohstoffe auf Pelletbasis ist in Entwicklung. Auf der formnext 2021 in Halle 11, Stand D11 stellt Sculpman seine Arbeit vor. Über die weitere Entwicklung berichten wir weiterhin im 3D-grenzenlos Magazin (Newsletter abonnieren).

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