Optimiertes 3D-Druck-Verfahren macht Stützstrukturen unnötig

Eine der besonderen Herausforderungen des 3D-Drucks besteht darin, dass Modelle, die in der Luft hängende Strukturen aufweisen, temporäre Stütz-Strukturen benötigen, um den extrudierten Kunststoff zu stützen, bis er aushärtet. Dadurch wird eine Menge von Material verwendet, welches, nachdem das Modell fertig gedruckt ist, in die Mülltonne wandert. Ein neuer Prototyp eines 3D-Druckers mit einem unterteiltem Boden, der sich heben kann, um temporäre Stützen zu schaffen, könnte den Kunststoffabfall radikal reduzieren.

Forscher am Daniel J. Epstein Department of Industrial and Systems Engineering der USC Viterbi haben einen neuen Weg gefunden Stützstrukturen beim Fused Filament Fabrication (FFF) zu reduzieren. In einem Artikel für Additive Manufacturing beschreiben Yong Chen, Professor für Industrial and Systems Engineering, und Doktorand Yang Xu ihre Methode für ein dynamisch gesteuertes 3D-Druckbrett. Das Team ein Druckbett, das aus einer Reihe von quadratischen Unterlegscheiben besteht, die mit Stangen verbunden sind, die von einem einzelnen Schrittmotor gesteuert werden. Die Stäbe und Unterlegscheiben bewegen sich auf die erforderlichen Höhen, um das Objekt an verschiedenen Stellen zu stützen.

Bei einfachen Modellen kann diese Technologie Stützstrukturen vollkommen ersetzen. Bei komplizierten Geometrien werden teilweise weiterhin gedruckte Strukturen gebraucht. Laut Chen könnte mit dieser Methode der Materialabfall um etwa 35 Prozent reduziert werden, was vor allem bei teureren Rohstoffen interessant ist.

Aber es geht nicht nur um die Einsparung von Material und Kosten. Das Drucken dieser zusätzlichen Stützstrukturen erhöht auch die Zeit für einen 3D-Druck. Die Forscher glauben, dass das die Technologie die Druckzeiten im Durchschnitt um fast 40 % reduzieren könnte.