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Seam: Fraunhofer-Forscher entwickeln sehr schnellen 3D-Drucker

Der Boden vibriert, wenn Seam zu arbeiten anfängt: Forscher des Fraunhofer IWU stellen auf der Hannover Messe einen neuen 3D-Drucker vor, der viel schneller ist als herkömmliche Geräte. Seine volle Leistung kann er auf der Messe aber nicht zeigen.

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3D-Drucker Seam im Einsatz: Der Boden vibriert.
3D-Drucker Seam im Einsatz: Der Boden vibriert. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)

Er druckt und druckt und druckt: 3D-Druck ist oft eine langwierige Angelegenheit. Eine Stunde lang kann es dauern, bis ein 3D-Drucker im herkömmlichen Schmelzschichtungsverfahren (Fused Deposition Modeling, FDM) eine kleine Figur aufgebaut hat. Für industrielle Anwendungen ist das zu langsam - und zu teuer. Das soll ein neues 3D-Druckverfahren ändern, das Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) entwickelt haben.

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Screw Extrusion Additiv Manufacturing (Seam) heißt das 3D-Druckverfahren, das die Chemnitzer Forscher auf der Hannover Messe präsentierten (Halle 2, Stand C 22). Der Drucker sieht allerdings nicht gerade so aus wie der FDM-Drucker für daheim: Das Gehäuse ist übermannshoch und besteht aus stabilen Metallträgern. Wie bei einem FDM-Drucker wird Kunststoff in einem Extruder geschmolzen und dann schichtweise ausgebracht. Allerdings bewegt sich der Druckkopf nur auf und ab.

Den Rest macht die Plattform, auf der ein Objekt aufgebaut wird. Sie steht auf sechs Beinen, die über Gewindestangen bewegt werden können und den Tisch in sechs Achsen bewegen. Er kann bis zu einem Winkel von 45 Grad gekippt werden.

Das ermögliche mehr Flexibilität bei der Geometrie der aufzubauenden Objekte, erklärte ein Fraunhofer-Forscher. Außerdem könne diese Parallelkinematik die Bauplattform konstant mit einer hohen Geschwindigkeit relativ schnell zum Druckkopf bewegen. Durch das schnelle Schwenken der Arbeitsplattform werden beim Drucken von Schrägen die Kanten glatt. Leichte Treppen wie bei einem herkömmlichen 3D-Drucker treten nicht auf.

Der Drucker verarbeitet anders als herkömmliche FDM-Drucker kein Kunststoff-Filament, sondern Granulat, das deutlich günstiger ist. Das Granulat wird wie das Filament im Extruder geschmolzen und dann mit hohem Druck ausgebracht. Verarbeitet werden verschiedene Kunststoffe, darunter thermoplastische Elastomere, Polypropylen und ein Polyamid, das mit Kohlenstofffasern versetzt ist. Auch das Ausbringen einer Endlosfaser aus Kohlenstoff ist denkbar. Der Kunststoff kann auch auf unterschiedlichen Materialien ausgebracht werden. So ist es möglich, Kunststoffteile auf Textilien oder Metallteile zu drucken.

Das Granulat wird über eine Schnecke zum Druckkopf transportiert. Der Extruder kann bis zu sieben kg Granulat in der Stunde ausbringen. Zum Vergleich: Ein herkömmlicher FDM-Drucker braucht rund 20 Stunden, um ein Kilogramm Kunststoff zu verarbeiten.

Die Druckgeschwindigkeit beträgt bis zu 1 Meter in der Sekunde. Für ein 30 cm hohes Bauteil braucht der Drucker weniger als 20 Minuten. Allerdings arbeitete er auf dem Fraunhofer-Stand auf der Hannover Messe viel langsamer - und versetzte den Holzboden, auf dem er stand, gehörig in Vibrationen.

Gedacht ist der Drucker für den Einsatz in der Industrie: Ein Unternehmen könnte damit beispielsweise Werkzeuge herstellen, die ihrerseits in der Produktion benötigt werden. Eine andere Möglichkeit ist, ihn in der Kleinserienfertigung einzusetzen, etwa in der Automobilindustrie.



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Frostwind 07. Apr 2019

Ja, ja, ls studierter Mensch "ultraschnell" verwenden, jedoch nicht erwähnt, warum genau...

go-bo 05. Apr 2019

arbeiten schon anders als ein Filament-3D-Drucker, denn hier wird das Granulat durch hohe...

Sphinx2k 05. Apr 2019

Da wäre doch ehr im Artikel interessant wie die Geschwindigkeit zustande kommt. 1...

LiPo 05. Apr 2019

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