3-D-Druck Tennisschläger aus dem 3-D-Drucker

3-D-Drucker erzeugen alle denkbaren Geometrien. Besonderen Belastungen halten die Drucke aber in der Regel nicht stand. Forscher der Universität Bristol haben nun ein Verfahren entwickelt, das die Objekte beim Druck mit kleinen Fasern verstärkt — per Ultraschall und Laser.

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3-D-Drucke aus ABS- oder PLA-Filament halten je nach Geometrie und Füllstruktur gewissen Belastungen zwar stand, neigen aber schnell zum Brechen. Für den Einsatz in stark belasteten Situationen eignen sie sich deshalb oft nicht.

Diesen Umstand wollten die englischen Ingenieure ändern und kamen auf die Idee, die Modelle schon während des Druckens so zu behandeln, dass sie hochfest werden.

Das Ergebnis ist ein Druckverfahren, dass Tennis- oder Golfschläger und sogar Teile für den Flugzeugbau direkt drucken kann, ohne das eine Nachbehandlung notwendig ist. Dabei muss noch nicht mal ein neuer Drucker angeschafft werden, denn die Technik lässt sich auch nachrüsten.

Bei dem Verfahren werden Millionen kleiner verstärkender Fasern per Ultraschall in den Druck eingebracht. Durch einen fokussierten Laser werden die Fasern in eine festigende Struktur gebracht. Bei Tests funktionierte das Verfahren selbst bei einer Druckgeschwindigkeit von 20 mm/s, was im typischen 3-D-Drucktempobereich liegt.

Die genaue Orientierung der Fasern kann durch das Umschalten der Ultraschallwellen während des Drucks erreicht werden. Dieser Ansatz erlaubt den Druck komplexer Faser-Architekturen.

Bei den Versuchen wurde die Ultraschallanlage samt Laser bei einem handelsüblichen 3-Achsen-Drucker eingesetzt. Um den Einsatz der neuen Technik zu erleichtern, soll das Nachrüstprinzip bei einer zukünftigen Serienfertigung beibehalten werden.

Die Studie wurde zuerst im Fachmagazin „Smart Materials and Structures“ veröffentlicht.

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