SonoPrint: Neue 3D-Drucktechnik für faserverstärkte Verbundwerkstoffe

Der 3D-Druck hat in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht, insbesondere im Bereich der Verbundwerkstoffe. Diese Materialien, die aus einer Kombination von zwei oder mehr Materialien bestehen, bieten eine erhöhte Festigkeit und Flexibilität und sind besonders in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Medizin und Elektronik gefragt.

Forscher der ETH Zürich haben eine neuartige 3D-Druckmethode für Verbundwerkstoffe vorgestellt. Bei dem als SonoPrint bezeichneten Verfahren werden während des Druckvorgangs Mikropartikel mithilfe von Schallwellen positioniert, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern.

Bisherige Ansätze zur Verstärkung von 3D-gedruckten Objekten sind oft auf bestimmte Partikel und Anordnungsmuster beschränkt. SonoPrint soll dies überwinden, indem unterschiedlichste Partikel unabhängig von Größe und Beschaffenheit präzise platziert werden können.

Laut den Entwicklern ermöglicht dies, Verbundwerkstoffe maßgeschneidert für bestimmte Anwendungen herzustellen und die Performance zu optimieren. SonoPrint kombiniert akustische Partikel-Positionierung mit volumetrischem 3D-Druck, bei dem die gesamte Struktur auf einmal belichtet wird.

In Tests mit Mikropartikeln aus Glas, Metall und Kunststoff konnten die Forscher verschiedene Anordnungen wie Linien oder Kreise erzeugen. Die Zugfestigkeit der gedruckten Proben mit positionierten Partikeln stieg um bis zu 38 Prozent, die Druckfestigkeit sogar um 75 Prozent.

Laut den Wissenschaftlern könnte SonoPrint den 3D-Druck von Verbundwerkstoffen revolutionieren. Die steuerbare Verstärkung durch akustische Positionierung von Partikeln eröffne neue Möglichkeiten in Bereichen wie Luftfahrt, Medizin oder Elektronik.

Weitere Details sind im Paper “SonoPrint: Acoustically Assisted Volumetric 3D Printing for Composites” veröffentlicht. Die Autoren der Arbeit: Prajwal Agrawal, Shengyang Zhuang, Simon Dreher, Sarthak Mitter und Daniel Ahmed.