Home Forschung & Bildung Risse zwischen Layern: Kai Parthy versteift in Schichten gedruckte Objekte mittels „z-anchor“

Risse zwischen Layern: Kai Parthy versteift in Schichten gedruckte Objekte mittels „z-anchor“

Der Entwickler von smarten Filaments, Kai Parthy hat eine Methode entwickelt, wie sich Bauteile der FFF-Methode mit wenig Material-Aufwand gezielt lokal verstärken lassen und die Haftung der Layer untereinander in Richtung der z-Achse erhöht.

Die Lösung: Verstärkende Elemente, von Parthy *z-anchors* genannt, vermeiden layer-cracks, sparen Gewicht, optimieren die lokale Statik innerhalb des Objektes und können die Wandstärke reduzieren. Ebenso sind funktionale Füllstoffe, die ins Objekt bahnen eingegossen werden und die Strom leiten angedacht.

Die Idee läßt sich vereinfacht schematisch so darstellen.

A) ein in Schichten aufgebautes Objekt ist nicht besonders stabil und kann
B) entlang der Layer zerbrechen, wenn Forces (F) einwirken.
C) Werden die blau dargestellten z-anchor in das Objekt hineingedruckt, so wird verhindert, das dieses reißt. Das Objekt wird in Richtung der z-Achse zusammengehalten (quasi gespannt)

Gleiches kann man nicht nur mit Filamenten machen, die aus Filamenten gedruckt werden, sondern auch mit solchen aus thermisch gesinterten Pulvern SLS-Methode oder verbunden nach den Binder-Jet Methoden.

Die Hohlräume sollten mit Materialien gefüllt werden, die besonders fest sind (high tensile strenght). Sie können aber auch Materialien mit besonderen Eigenschaften sein. Zum Beispiel elektrisch leitendes Harz.

Wie entstehen z-anchors?

1) z-anchors aus Filament
Können während des normalen Druckvorganges in den Hohlraum gefüllt werden. Hierfür wird das Filament stärker erwärmt, so daß es sehr dünnflüssig in den vorgesehenen Hohlraum fließt und darin abkühlt.
Diese Hohlräume konnen nicht so komplex geformt sein, wie solche die mit Harz gefüllt werden. Denkbar ist natürlich ein Drucker, ausgerüstet mit bis zu drei Filamenten, wobei ein spezielles Filament für die z-anchors benötigt wird, welches besonders gut fließt.

2) z-anchors aus 2K-Harz
Sind völlig frei in der Forgebung, alles ist möglich, schlank, ausgedehnt mit geometrischen Feinheiten und werden mittels feindosierender Dispensing–Pumpen in den Hohlraum gefüllt.

Wie kommen die Hohlräume für die z-anchors ins Objekt?

A) Diese können vom Konstrukteur ins Objekt gelegt werden. Das macht gerade dann Sinn, wenn besondere Anforderungen an die Steifigkeit gestellt werden, welche der Konstrukteur am besten kennt. B) Beim slicen werden durch die Software die Hohlräume berechnet. Die software sollte Festigkeitsberechnungen durchführen können, um hohe Festigkeit zu erzielen, bei gleichzeitigem Einsatz von wenig Material.

Z-Anchors können um eine noch höhere Festigkeit zu erzielen, auch mit Stäben aus Stahl oder faserverstärktem Kunststoff vor der Harzinjektion befüllt werden.

Derzeit suchen Kai Parthy und sein langjähriger Kollegen B. Hackemann, der ein basisches Spezialreinigungsmittel (3dwash) für laugenlösliche Support-Filamente entwickelt hat, industrielle Partner oder Forschungsinstitute für die Realisierung des Projekts.

Schutzrechte für die Idee sind angemeldet.

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