3D-Druck: Mehrere Farben in einem Arbeitsgang

Neuartige Drucktechnik verändert mit nachgeschalteter Wärmebehandlung die Oberfläche

Gedruckte Eulen in mehreren Farben (Foto: MIT)

Cambridge/Delft (pte010/11.10.2024/12:30) - Mit einer neuen Drucktechnik gelingt es Forschern des Massachusetts Institute of Technology ( https://www.mit.edu/ ) (MIT) und der Technischen Universität Delft ( https://www.tudelft.nl/en/ ), in einem Durchgang Objekte herzustellen, die verschiedene Farben, Schattierungen und Texturen haben, also unterschiedlich gestaltete Oberflächen. Sie nennen das Verfahren "speed-modulated ironing" (geschwindigkeitsmoduliertes Bügeln), weil es ans Bügeln von Wäschestücken erinnert.

Zweite Düse bestimmt die Oberfläche

Die Wissenschaftler nutzen einen 3D-Drucker mit zwei Düsen. Die erste trägt eine wärmeempfindliche Schicht auf, die anschließend durch einen Luftstrom aus der zweiten Düse erwärmt wird. Das Material ist so beschaffen, dass es sich unterschiedlich färbt - je nachdem, wie lange der warme Luftstrom einwirkt und wie schnell sich diese Düse über die von der ersten Düse aufgebrachte Schicht hinwegbewegt. Zusätzlich sorgt die Wärme für eine Strukturierung der Oberfläche. Die zweite Düse ist sozusagen das Bügeleisen, das die zuerst aufgetragene Schicht bearbeitet. Mit dieser Technik können etwa strukturierte Griffe hergestellt werden, die für Personen mit einer Handschwäche leichter zu halten sind.

Die Forscher entwickelten ein Modell, das die Wärmemenge vorhersagt, die die "Bügel"-Düse je nach Temop auf das Material überträgt. Sie verwenden dieses Modell als Grundlage für eine Benutzeroberfläche, die automatisch Druckanweisungen generiert, mit denen die gewünschten Farb-, Schattierungs- und Texturspezifikationen erreicht werden.

Desktop-Drucker als Vorbild

"Heutige Desktop-Drucker verwenden eine intelligente Kombination aus wenigen Tinten, um eine Reihe von Farbtönen und Texturen zu erzeugen", so Mustafa Doğa Doğan, der in Elektrotechnik und Computerwissenschaften promoviert hat. "Wir wollten in der Lage sein, dasselbe mit einem 3D-Drucker zu tun und mit einer begrenzten Anzahl von Materialien eine große Vielfalt an Eigenschaften für 3D-Druckobjekte erzeugen."

Der bisher eingesetzte 3D-Multimaterialdruck ermöglicht die Herstellung maßgeschneiderter Objekte mit mehreren Farben und unterschiedlichen Texturen. Der Prozess ist jedoch zeitaufwendig und verschwenderisch, da der Drucker zwischen mehreren Düsen wechseln und oft Material weggeworfen werden muss, damit der Drucker mit dem Auftragen eines anderen beginnen kann. Das neue Verfahren spart Material und Zeit ein.