Seoul National University: Neue Methode für Multimaterial-FDM-3D-Druck

Forscher der Seoul National University haben ein neuartiges Zwei-Schritt-Verfahren für den FDM-3D-Druck entwickelt. Damit lassen sich Bauteile mit gezielt variierenden Materialeigenschaften herstellen. Typischerweise können FDM-Drucker lediglich einen Filamenttyp gleichzeitig verarbeiten, was die Möglichkeiten zur räumlichen Steuerung der Materialmischung stark einschränkt.

Die Lösung der Wissenschaftler ist ein sogenanntes “digitales Material” (DM). Hierbei werden unterschiedliche Basismaterialien schichtweise zu einem einzigen Filament zusammengefügt. Beim Extrudieren durch die Düse mischen sich diese dann zu einem homogenen Funktionsmaterial mit den gewünschten Eigenschaften.

In der Studie, veröffentlicht im Fachmagazin Nature, demonstrieren die Forscher, dass sich mit dieser Blended FDM (b-FDM) genannten Methode deutliche Variationen von Eigenschaften wie Festigkeit, elektrischer Leitfähigkeit und Farbe innerhalb eines Bauteils erzielen lassen. Die Herstellung erfolgt mittels handelsüblicher FDM-Drucker und -Filamente.

In ihren Versuchen kombinierten die Wissenschaftler beispielsweise leitfähiges PLA mit elastischem TPU. Die resultierenden Probekörper wiesen bis zu 168% höhere Dehnbarkeit bei gleichbleibender Leitfähigkeit bis 69% Dehnung auf – ideal für dehnbare Sensorik. Ein weiteres Beispiel zeigt einen faltbaren Greifer mit spröden Segmenten, weichen Gelenken und integrierten Sensoren aus nur einem b-FDM-Filament.

Weitere Details finden sie in der Arbeit “3D printing with a 3D printed digital material filament for programming functional gradients“