Rutgers University entwickelt neue Beschichtungsmethode für 3D-gedruckte Objekte

Ingenieure der Rutgers Universität haben eine äußerst effektive Methode zum Lackieren komplexer 3D-Druckobjekte, wie z.B. Leichtbaurahmen für Flugzeuge und biomedizinische Stents, entwickelt, die den Herstellern Zeit und Geld sparen und neue Möglichkeiten zur Erstellung von “Smart Skins” für gedruckte Teile bieten könnte. Die Ergebnisse der Arbeit werden in der Zeitschrift ACS Applied Materials & Interfaces veröffentlicht.

Herkömmliche Sprays und Pinsel können nicht alle Ecken und Winkel in komplexen 3D-Druckobjekten erreichen, aber die neue Technik beschichtet jede freiliegende Oberfläche und unterstützt dadurch das Rapid Prototyping.

“Unsere Technik ist eine effizientere Methode, um nicht nur konventionelle Objekte, sondern sogar Hydrogel-Weichroboter zu beschichten, und unsere Beschichtungen sind robust genug, um ein vollständiges Eintauchen in Wasser und wiederholtes Aufquellen und Entquellen durch Feuchtigkeit zu überstehen”, sagte der leitende Autor Jonathan P. Singer, ein Assistenzprofessor in der Abteilung für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik an der Fakultät für Ingenieurwesen der Rutgers University-New Brunswick.

Die Wissenschaftler verwenden eine Technologie, die einen feinen Tröpfchensprühnebel erzeugt. Hierbei wird eine Spannung an die durch eine Düse fließende Flüssigkeit angewendet. Diese Technik (Elektrospray-Abscheidung) wurde bisher hauptsächlich für die analytische Chemie verwendet. In den letzten Jahrzehnten wurde sie aber auch bei der labortechnischen Demonstration von Beschichtungen eingesetzt, die Impfstoffe, lichtabsorbierende Schichten von Solarzellen und fluoreszierende Quantenpunkte (winzige Partikel) für LED-Displays liefern.

Mit ihrem Ansatz bauen die Ingenieure von Rutgers ein Zubehörteil für 3D-Drucker, das zum ersten Mal die automatisierte Beschichtung von 3D-gedruckten Teilen mit funktionellen, schützenden oder ästhetischen Farbschichten ermöglicht. Ihre Technik zeichnet sich durch einen wesentlich dünneren und gezielteren Farbauftrag aus, wobei deutlich weniger Materialien als bei herkömmlichen Methoden verwendet werden. Das bedeutet, dass Ingenieure hochmoderne Materialien wie Nanopartikel und bioaktive Inhaltsstoffe verwenden können, die sonst in Lacken zu teuer wären.

Zu den nächsten Schritten gehört die Schaffung von Oberflächen, die ihre Eigenschaften verändern oder chemische Reaktionen auslösen können, um Lacke herzustellen, die ihre Umgebung wahrnehmen und Reize an die Bordelektronik melden können. Die Ingenieure hoffen, ihre Technik zu kommerzialisieren und ein neues Paradigma der schnellen Beschichtung unmittelbar nach dem Druck zu schaffen, das den 3D-Druck ergänzt.

Die komplette Arbeit kann unter dem Titel “Self-Limiting Electrospray Deposition for the Surface Modification of Additively Manufactured Parts” abgerufen werden.