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Ganze sechs Minuten braucht ein neuartiger 3D-Drucker, um ein legosteingrosses Bauteil herzustellen. Damit ist er rund zehnmal schneller als kommerzielle Geräte. Den flotten Drucker haben Ingenieure am Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelt.
Die Schlüsselkomponente ist ein Druckkopf mit zwei Systemen, die den Druck mit einem 3D-Drucker dramatisch beschleunigen. Zum einen handelt es sich um einen winzigen Extruder, der das Kunststoffpulver mit hoher Geschwindigkeit aus der Düse drückt, zum anderen um einen integrierten Laser, der das Material aufheizt, sobald es die Düse verlässt, also noch bevor es am Ziel ngekommen ist. Derart erhitzt lässt es sich schneller aufschmelzen, sodass es sich blitzschnell mit der zuvor aufgetragenen Schicht verbindet.
Schnellere Konstruktionen
Das Team um Mechanik-Professor Anastasios John Hart hat die Fähigkeiten mit verschiedenen kleinen Bauteilen wie einer Brillenfassung, einem Kegelzahnrad und einer Miniaturversion des MIT-Kuppelbaus demonstriert. «Wenn ich Prototypen eines kleinen Zahnrads oder einer Halterung in wenigen Minuten statt in einer Stunde fertigen kann, oder ein grösseres Bauteil während meiner Frühstückspause, kann ich schneller konstruieren, bauen und testen», sagt Hart.
Vielfältige Anwendungsoptionen
Der Drucker könnte auf einem Service-Wagen installiert werden, mit dem Handwerker zu Kunden fahren. Vor Ort könnte das gebrochene Ersatzteil hergestellt werden, so Harts Vision. Er liesse sich auch in abgelegenen Regionen in der Notfallmedizin und zahlreichen anderen Bereichen einsetzen. Damit liesse sich eine Menge Zeit und Transportaufwand einsparen.
Drei Schwächen herkömmlicher 3D-Drucker
Hart und Jamison Go, der früher zum Hart-Team gehörte, analysierten zunächst die Ursachen für die mangelhafte Geschwindigkeit von kommerziellen 3D-Druckern. Sie ermittelten drei Ursachen. Da ist zum einen die Geschwindigkeit des Druckkopfes, dann die Kraft, mit der das Pulver durch die Düse gedrückt wird und schliesslich die Aufheiz- und Schmelzgeschwindigkeit. Dann machten sie sich daran, ein neues Design zu finden, dass die drei Nachteile nicht hat. «Jetzt haben wir es gebaut», freut sich Hart abschliessend.