Neue 3D-Druck-Methode ermöglicht präzise Multimaterial-Objekte

Forscher des MIT und der TU Delft haben eine innovative 3D-Druck-Technik entwickelt, die Objekte mit verschiedenen Farben, Schattierungen und Texturen in einem Arbeitsgang herstellt. Die als “speed-modulated ironing” bezeichnete Methode nutzt wärmeempfindliche Materialien und einen Dual-Düsen-Drucker.

Das Verfahren arbeitet mit zwei Düsen: Die erste Düse trägt das wärmeempfindliche Filament auf, während die zweite Düse es durch Wärmeeinwirkung aktiviert. Durch die Steuerung der Geschwindigkeit der zweiten Düse lassen sich Farbe, Schattierung und Rauheit des Materials präzise einstellen.

Mustafa Doğa Doğan, Mitautor der Studie, erklärt: “Wir wollen mit einem begrenzten Materialsatz eine größere Vielfalt an Eigenschaften für 3D-gedruckte Objekte erreichen.” Das Team entwickelte ein Modell, das die Wärmeübertragung der “bügelnden” Düse basierend auf ihrer Geschwindigkeit vorhersagt.

Die Forscher integrierten dieses Modell in eine Benutzeroberfläche, die automatisch Druckanweisungen für gewünschte Farb-, Schattierungs- und Texturspezifikationen generiert. Das System erfordert keine Hardware-Modifikationen und ist damit besonders praktikabel.

In Tests verwendeten die Wissenschaftler drei wärmeempfindliche Filamente: ein schäumendes Polymer für verschiedene Schattierungen und Texturen sowie holz- und korkfasergefüllte Filamente für dunklere Töne. Sie demonstrierten die Vielseitigkeit der Methode anhand von teilweise durchsichtigen Wasserflaschen und Fahrradgriffen mit variabler Rauheit.

Im Vergleich zu herkömmlichen Multimaterial-3D-Druckverfahren erwies sich die neue Technik als schneller, materialsparender und energieeffizienter. Zudem ermöglicht sie feinere Abstufungen bei Schattierungen und Texturen.

Die Forscher planen, die Methode auf weitere thermisch reaktive Materialien wie Kunststoffe auszuweiten. Auch die Modifikation mechanischer und akustischer Eigenschaften bestimmter Materialien steht auf ihrer Agenda.

Diese Entwicklung könnte die Flexibilität und Effizienz im 3D-Druck erheblich steigern. Sie eröffnet neue Möglichkeiten für die Herstellung komplexer, multifunktionaler Objekte in einem Arbeitsgang. Anwendungen reichen von künstlerischen Effekten bis hin zu ergonomisch optimierten Produkten. Die Forschungsergebnisse werden auf dem ACM-Symposium für Benutzerschnittstellen-Software und -Technologie präsentiert.