Home Forschung & Bildung UMass-Forscher entwickeln zum Patent angemeldetes ‘Injection Printing’ für High-Density-Produktion

UMass-Forscher entwickeln zum Patent angemeldetes ‘Injection Printing’ für High-Density-Produktion

Forscher von der University of Massachusetts Lowell haben eine neue Methode der Hybridherstellung entwickelt, die den FFF-3D-Druck und den Spritzguss miteinander verbindet.

Das neuartige Verfahren, das als “Injection Printing” bezeichnet wird, erhöht die Produktionsraten und verbessert gleichzeitig die Festigkeit und Steifigkeit der Teile erheblich. Der Hauptautor der Studie, David Kazmer, hat die Technologie inzwischen zum Patent angemeldet.

Das Injection Printing funktioniert eigentlich unter einer ziemlich einfachen Prämisse – eine hohle Schale wird FFF-gedruckt und dieselbe Düse wird verwendet, um ein Polymer in den resultierenden Hohlraum einzuspritzen, wodurch das Teil “100% gefüllt” wird. Es macht sich die Fähigkeit eines Hotends zunutze, seine Temperatur zu variieren, wobei die Schale bei niedrigeren Temperaturen gedruckt und die Füllung bei höheren Temperaturen eingespritzt wird. Bei höheren Temperaturen sind Thermoplaste näher an einem vollständig flüssigen Zustand, so dass ihre Fließgeschwindigkeiten erhöht werden, was sie zu einem besser geeigneten Volumenfüllstoff macht.

Um die Leistung des Verfahrens im Vergleich zum konventionellen FFF-Druck zu testen, druckten (und füllten) die Forscher Schlagprüfkörper und Zugstäbe aus ABS. Anschließend verglich das Team die Teile mit einem Satz geometrisch identischer, ausschließlich 3D-gedruckter Pendants.

Es wurde festgestellt, dass die durchschnittliche Steifigkeit, Festigkeit und Bruchdehnung der gespritzten Teile aufgrund der höheren Dichte und Isotropie um 21%, 47% bzw. 35% höher waren. Da die gleiche lineare Druckgeschwindigkeit für beide Probensätze verwendet wurde, wurde auch festgestellt, dass der Einspritzdruck etwa 3,2x schneller war als der Standard-FFF-Druck. Die Forscher glauben, dass das neue Verfahren ein großes Potenzial als Mittelweg zwischen den beiden Technologien hat, und warten derzeit auf die Patentfreigabe.

Das Paper mit dem Titel “Injection printing: additive molding via shell material extrusion and filling” kann hier abgerufen werden.

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