Im Bereich der Forschung sind wir fast täglich mit Prototypenbau von 3D-Teilen in sehr geringer Stückzahl für z.B. Robotergreifer, Halterungen oder Fahrzeugkomponenten, konfrontiert. Als Lösungsfindung hat sich vor einigen Jahren der 3D-Drucker als Mittel der Wahl etabliert. Jedoch waren die ersten 3D-Drucker sehr langsam und die Druckzeiten dauerten mehrere Stunden oder sogar mehrere Tage. Daher hat die Forschung im Bereich des Highspeeddrucks in den letzten Jahren enormes Interesse auf sich gezogen. Wissenschaftler und Ingenieure weltweit haben sich dem Ziel verschrieben, den 3D-Druckprozess zu beschleunigen, um effizientere Produktionszeiten und höhere Durchsatzraten zu erreichen. Der Voron 2.4 ist das Resultat einer dieser ambitionierten open source Communitys. Wir sind Teil dieser Community und haben uns einen solchen Highspeed 3D Drucker selbst gebaut. Dieser revolutionäre Fused Deposition Modeling (FDM) 3D-Drucker nutz zwei Motoren über Riemenantrieb gleichzeitig, um den Druckkopf auf der planaren XY-Ebene zu bewegen. Durch die sogenannte Core XY-Konstruktion stehen die beiden Motoren fest. Dies reduziert die bewegte Masse und verdoppelt die Kraft zur Bewegung des Druckkopfs. Folglich werden neue Maßstäbe in Beschleunigungswerten und der Druckgeschwindigkeit von 30 m/s² und 500 mm/s erreicht. Die Software des 3D-Druckers erstellt mittels Beschleunigungssensor und Kamera ein prädikatives kinematisches Modell. Darüber entsteht sinngemäß ein geschlossener Regelkreis, der für optimale Präzession und Druckqualität sorgt. Die z-Achse des Druckers hebt das gesamte Core-XY-System vier Motoren gleichzeitig an und ermöglicht durch deren unabhängig Steuerung präzise Druckbettnivellierung und bestmögliche Druckbetthaftung. Damit der Volumenstrom vom aufgeschmolzenen Filament sich erhöht, wurde der Extruder einer Gewichtskur und das Heizende mit mehr Leistung sowie verbesserter Wärmeübertragung und Hitzeunterbrechung optimiert. Damit ist der Drucker für nahezu alle Filamentmaterialien bis 550 °C drucken.
Im Bereichen Prototypenbau und Kleinserienfertigung ist der 3D-Drucker von unschätzbarem Wert, da er komplexe Bauteile in kürzester Zeit herzustellen kann. Durchschnittlich hat sich die Druckzeit halbiert, teilweise sogar gedrittelt. Dies stellt für uns, durch die Druckzeitreduzierung, während des Prototypenbaus eine enorme Erleichterung und Zeitersparnis dar.
Zukünftig werden wir im Highspeed-3D-Druck-Bereich der einzelnen Lagenhaftung forschen, damit die 3D-Drucke noch stabiler werden.
Zudem werden wir im Bereich des hybriden 3D-Drucks forschen, in dem unterschiedliche Materialkombinationen, z.B. ABS mit Endloskohlefaser oder Metalleinlagen, mit in den Druckprozess integriert werden.
Sie haben Interesse an additiver Fertigung und Forschung im Bereich 3D-Druck? Kommen Sie gern auf uns zu, Ihr Ansprechpartner ist Florian Frank, frank@iwt-bodensee.de.