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Ingenieure nutzen Licht, um die Geschwindigkeit und Genauigkeit des 3D-Drucks zu verbessern

Die Lichtgeschwindigkeit hat Einzug in den 3D-Druck gehalten. Ingenieure der Northwestern University haben eine neue Methode entwickelt, die Licht nutzt, um die Geschwindigkeit und Genauigkeit des 3D-Drucks zu erhöhen und sie gleichzeitig mit einem hochpräzisen Manipulator zu kombinieren, sodass jede Schicht beim Bau der Struktur frei verschoben, gedreht oder erweitert werden kann.

Die meisten traditionellen 3D-Druckverfahren basieren auf dem Kopieren digitaler Konstruktionsmodelle, die in mehrere Schichten geschnitten, dann gedruckt und wie ein Kuchen nach oben zusammengebaut werden. Die Northwestern-Methode bietet die Möglichkeit, das ursprüngliche Design Schicht für Schicht zu verarbeiten und die Druckrichtung zu drehen, ohne das Modell neu zu erstellen. Diese „Echtzeit“-Funktion kann komplexere Strukturen drucken und die Fertigungsflexibilität erheblich verbessern.

Ingenieure nutzen Licht, um die Geschwindigkeit und Genauigkeit des 3D-Drucks zu verbessern

Sun Cheng, außerordentlicher Professor für Maschinenbau an der McCormick School of Engineering der Northwestern University, sagte: „Der 3D-Druckprozess ist nicht mehr nur eine Methode zum Kopieren von Konstruktionsmodellen.“ „Jetzt haben wir einen dynamischen Prozess, bei dem Licht verwendet wird, um alles zusammenzusetzen. Schicht, hat aber einen hohen Freiheitsgrad im Bewegungsablauf.“

Sun leitete die Forschung, die an der Schnittstelle seiner beiden Hauptforschungsbereiche angesiedelt ist: Nanofabrikation und Optik. Die Studie wurde am 3. Februar von Advanced Materials veröffentlicht.

In der Veröffentlichung demonstrierten die Forscher mehrere Anwendungen, darunter den 3D-Druck von maßgeschneiderten Gefäßstents und den Druck von weichen pneumatischen Klemmen aus zwei verschiedenen Materialien, einem harten und einem weichen Material. Außerdem befinden sich im Arbeitszimmer zwei Doppelhelixe und ein kleiner Eiffelturm.

Northwest Technology verwendet einen Roboterarm und ein flüssiges Photopolymer, das durch Licht aktiviert wird. Die präzise 3D-Struktur wird von einem hochpräzisen Roboter aus dem flüssigen Harzbad gezogen. Im Vergleich zum traditionellen Druckverfahren weist es eine höhere geometrische Komplexität, Effizienz und Qualität auf. Der Tragarm wird verwendet, um die Druckrichtung dynamisch zu ändern.

Sun sagte: „Wir nutzen das Licht.“ „Licht auf dem flüssigen Polymer wird es vernetzen oder polymerisieren, wodurch die Flüssigkeit in einen Feststoff umgewandelt wird. Dies trägt dazu bei, die Geschwindigkeit und Genauigkeit des 3D-Druckprozesses zu erhöhen, zwei Hauptherausforderungen, denen der traditionelle 3D-Druck gegenübersteht.“

Der kontinuierliche Druckprozess kann 4,000 Schichten in etwa zwei Minuten drucken.

Sun sagte: „Dies ist ein sehr schneller Prozess, es gibt keine Unterbrechung zwischen den Schichten.“ „Wir hoffen, dass die produzierende Industrie davon profitieren kann. Herkömmliche Druckverfahren sind mit einer Vielzahl von Materialien kompatibel.“

Mit Blick auf die Zukunft sagte Sun, dass das Druckverfahren auf andere additive Fertigungsverfahren und traditionelle subtraktive Fertigungsverfahren angewendet werden kann, um eine Brücke für echte Hybridprozesse zu schlagen.

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