ddm Ausgabe 1 | 2021

ddm | Ausgabe 1 | 2021 28 Digitale Visionen Forschende der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) haben ein neues 3D-Druck-Verfahren entwickelt, das beliebige Formen ohne zusätzliches Stützma- terial herstellen kann. Der Druckkopf ist geneigt und dreht sich um die eigene Achse. Konventionelle 3D-Drucker könnten damit aufgerüstet werden. 3D-Drucker erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Im bereits weit verbreiteten Schmelzschicht- verfahren wird ein thermoplastischer Kunststoff Schicht umSchicht aufgetragen, bis das gewünschte Bauteil hergestellt ist. Soll aber eine überhängende Form gedruckt werden, sind herkömmliche 3D-Drucker ab einem bestimmten Winkel auf Stützmaterial angewiesen. Diese mitgedruckten Hilfs- strukturen müssen danach in einem zusätzlichen Arbeitsschritt vom eigentlichen Objekt entfernt werden. Häufig bleiben Spuren sichtbar. Zwei ZHAW-Forscher haben nun Abhilfe geschaffen. Ihre Lösung: Sie haben die Druckdüse um 45 Grad geneigt und eine zusätzliche Rotationsachse integriert. Somit kann sich der Druckkopf beliebig um die eigene Achse drehen. „Unser 3D-Drucker ‚RotBot‘ ist in der Lage, beliebige Strukturen ohne Stützmaterial zu drucken“, sagt Wilfried J. Elspass, Leiter des Forschungsbereichs Systemtechnik am ZHAW-Institut für Mechatronische Systeme. „Das bedeutet, dass wir erstens weniger Material benötigen, zweitens die Druckzeiten kürzer werden und drittens das Nachbearbeiten – also das Entfernen von Stützmaterial – komplett wegfällt.“ Druckdaten werden doppelt transformiert Ummit ihrem neuen Verfahren überhaupt drucken zu können, entwickelten die Forscher zusammen mit dem Institut für Angewandte Mathematik und Physik der ZHAW eine spezielle Druckdatenaufbe- reitung. „Sie beruht nicht wie üblich auf parallelen Schichten zum Druckbett, sondern auf kegelför- migen“, erklärt ZHAW-Forscher Michael Wüthrich. Die Forscher haben dazu zwei neue Algorithmen entworfen. Ein erster Algorithmus transformiert die Geometriedaten so, dass die Fahrbefehle für den Drucker mittels herkömmlicher Software generiert werden können. Ein zweiter Algorithmus muss diese Fahrbefehle dann wieder zurücktransformieren, damit schlussendlich das Teil gemäß der Ausgangsgeometrie auf dem RotBot gedruckt wird. „Somit ist der aufwändige Teil der Datenaufbe- reitung dennoch mit handelsüblicher Software zu stemmen und die Geometrien können vollauto- matisch gedruckt werden“, so Wüthrich. Neues Verfahren für 3D-Druck ohne Stützstrukturen Infografik zum 3D-Druckverfahren mit 45-Grad-Druckdüse und zusätzlicher Rotationsachse. ZHAW-Forscher Michael Wüthrich.