Technologie

Neues 3D Druckverfahren dank Hollywood

Erinnert ihr euch noch den zweiten Terminator Film, in dem ein T–1000 aus einer Flüssigkeit entsteht? Falls nicht hier gibt es noch einmal die Szene:

Wer hätte gedacht, dass diese Szene aktuell gar nicht so weit von der Realität entfernt ist. Es gibt nämlich ein neues 3D Druckverfahren, was dem Vorgang im Film doch erstaunlich ähnelt. Doch zuerst ein bisschen Kontext.
Bei den meisten kommerziell erhältlichen 3D Druckern wird meist ein Kunststoff, der in einer Düse erhitzt und dadurch formbar wird genutzt, der beim Abkühlen wieder aushärtet, um einzelnen Lagen zu drucken. Durch das Stapeln dieser Lagen entsteht dann ein 3 dimensionales Objekt. Nicht unwesentliche Nachteile dieser Methode sind, dass zum einen gerade bei gefüllten Strukturen der Druckvorgang sehr lange dauert und zum anderen im fertigen Produkt die einzelnen Lagen recht deutlich erkennbar sind, die Auflösung also nicht sehr fein ist.
Neben dieser weit verbreiteten Methode, gibt es auch noch einige andere Konzepte für den 3D Druck. Eines davon arbeitet mit flüssigem Kunststoff, der unter UV Licht aushärtet. Das gängige Prinzip hier basiert allerdings auch auf verschiedenen Lagen. Nach einer Lage muss diese gereinigt werden und neuer flüssiger Kunststoff vorgelegt werden, in den dann der bisherige Druck eingetaucht wird und die nächste Lage über UV Strahlung aushärtet. Ein ebenfalls sehr zeitintensiver Vorgang.
Materialwissenschaftler haben nun aber eine neue Methode entwickelt, die auf der letzt beschriebenen aufbaut. Die Aushärtung mittels UV Licht kann nämlich nur unter Sauerstoffausschluss stattfinden. In ihrer Methoden verwenden die Forscher ein Reservoir, das einen Sauerstoff-permeablen (Sauerstoff durchlässigen) Boden besitzt. Verwendet wurde hier Teflon. Durch die Sauerstoffdurchlässigkeit kommt es zum Diffusionsvorgang von Sauerstoff aus der Umgebung in das Reservoir, dass mit dem flüssigen Kunststoff gefüllt ist. Hierdurch bildet sich ein von den Forschern als “dead zone” beschriebener Bereich aus. Der nur wenige Mikrometer dick ist. In dieser “dead zone” kommt es nun während der UV Bestrahlung nicht zur Aushärtung des Kunststoffs. Wenn nun während des Druckens kontinuierlich der flüssige Kunststoff in das Reservoir nachfließt und die ausgehärtete Struktur langsam nach oben aus der Flüssigkeit gezogen wird, kann kontinuierlich gedruckt werden. Die Forscher nennen dieses Verfahren CLIP (Continuous Liquid Interface Production).
Bilder aus dem in Science veröffentlichten Paper kann ich auf Grund fehlender Lizenzrechte leider nicht einbinden. Aber ihr könnt euch zwei Videos in denen die neue Technologie angewendet wird anschauen.


Zudem hat der Erfinder auch einen TED Talk zu seiner neuen Methoden gehalten, während des 10 minütigen Vortrags wird auch live auf der Bühne ein Objekt gedruckt. Das könnt ihr euch hier anschauen. Die Jungs von Methodisch Inkorrekt haben die Technologie ebenfalls in ihrem aktuellen Podcast vorgestellt, hört hier.

Literatur:

Tumbleston, John R., David Shirvanyants, Nikita Ermoshkin, Rima Janusziewicz, Ashley R. Johnson, David Kelly, Kai Chen, u. a. „Continuous Liquid Interface Production of 3D Objects“. Science 347, Nr. 6228 (20. März 2015): 1349–52. Doi:10.1126/science.aaa2397.

„Radical New 3-D Printer Grows Objects from Goo“. D-brief. Zugegriffen 26. März 2015. http://blogs.discovermagazine.com/d-brief/2015/03/17/3-d-printer-objects-goo/.

„Revolutionary 3-D printing technology uses light and oxygen to synthesize materials from a pool of liquid“. ScienceDaily. Zugegriffen 26. März 2015. http://www.sciencedaily.com/releases/2015/03/150317104131.htm.

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Ole

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