Der 3D-Druck bietet gegenüber konkurrierender Herstellungsverfahren einige Vorteile. Anfangs diente die Technologie vor allem der Herstellung von Prototypen und Modellen. Später wurden auch Werkstücke hergestellt, die nur in geringer Stückzahl benötigt wurden. Mit dem 3D-Druck lassen sich aufwendigere Formen umsetzen und ein Formenwechsel an der Maschine ist nicht notwendig. In der Metallverarbeitung entfallen zusätzliche Bearbeitungsschritte – wie Bohren, Schneiden oder Drehen – nach dem Urformen. Durch neue Technologien wird nun auch ein schnellerer 3D-Druck ermöglicht, der das Verfahren wettbewerbsfähiger macht.
Schneller 3D-Druck mittels Hologramm-Technologie
Durch die Integration seiner Hologramm-Technologie in den 3D-Druckprozess, ist es dem Startup Daqri möglich, kleine Objekte innerhalb von Sekunden herzustellen. Die Besonderheit besteht darin, dass die Objekte nicht Schicht für Schicht, sondern in einem Schritt und auf Grundlage eines Hologramms entstehen.
Das Unternehmen beschäftigt sich mit der Entwicklung von Systemen für Augmented Reality Anwendungen, wie Smart-Brillen und Head-Up-Displays für Autos. Zu diesen Anwendungen im Bereich der erweiterten Realitätswahrnehmung kam jetzt ein neuer Anwendungsbereich: Für seinen holografischen Chip präsentierte das Unternehmen die Einsatzmöglichkeit im 3D-Druck.
Der Chip erzeugt Hologramme (3D-Lichtfelder) ohne allzu aufwendige Optik. Basierend auf einem solchen Hologramm, wird das Objekt mittels einer Lichtquelle aus einem photosensitiven, flüssigen Wachs hergestellt. Das Wachs härtet bei Kontakt mit UV-Strahlung aus und lässt sich anschließend herauslösen. Der Chip besteht aus einer Silikonplatte, auf der ein winziges Netzwerk aus regelbaren Kristallen aufgebracht ist. Mit Hilfe einer Software werden damit dreidimensionale Interferenzmuster im Licht erzeugt.
Derzeit lassen sich mit dem Verfahren lediglich kleinere Objekte herstellen. Neben der Geschwindigkeit bringt es jedoch weitere Vorteile: Es sind keine Stützstrukturen notwendig und es entstehen keine sichtbaren Schichten. Da durch die höhere Druckgeschwindigkeit mehr Wärme entsteht, können derzeit noch keine größeren Objekte mit dieser Technologie hergestellt werden.
Metalldrucker mit 100-fach schnellerer Geschwindigkeit
Ein bürotaugliches Gerät für schnelles Prototyping sowie einen 3D-Drucker für die Serienfertigung von Metallteilen stellte das Startup Desktop Metal aus den USA im April vor. Das mittlerweile 100-köpfige Team des Unternehmens setzt sich aus MIT-Professoren sowie Experten aus den Bereichen Technik, Software und Materialwissenschaften zusammen. Sie wollen den 3D-Druck von Metallteilen auch für kleinere Unternehmen zugänglich machen.
Für das Rapid-Prototyping von Metallteilen soll das Desktop Metal Studio System mit einem Preis von 120.000 € eine erschwingliche Lösung darstellen. Das System besteht aus einem 3D-Drucker und einem mikrowellengestützten Sinterofen. Die dahinterstehende Technologie nennt sich Bound Metal Deposition (BDM) und lässt sich mit dem FDM-Verfahren – einem Schmelzverfahren – für Kunststoff vergleichen. Es sind dabei keine Laser oder Pulvermaterialien involviert. Die zugehörige, cloud-basierte Software sorgt für einen einheitlichen und optimierten Arbeitsablauf vom Design bis zum gedruckten Teil. Die Druckerpatronen, mit denen das System arbeitet, können sicher und einfach getauscht werden. Hunderte verschiedene Metalllegierungen sollen verarbeitet werden können. So können Prototypen aus dem gleichen Material gedruckt werde, wie schließlich die Produkte.
Für die Serienfertigung stellte das Unternehmen das Desktopp Metal Produktion System vor. Durch die proprietäre Single Pass Jetting (SPJ) Technologie können Metallteile 100-fach schneller gefertigt werden als mit derzeitigen laserbasierten 3D-Druckern. Dies macht die Technologie wettbewerbsfähig gegenüber traditionellen Methoden in der Serienfertigung. Das System arbeitet gleichzeitig mit zwei Einheiten zur Verteilung des Pulvers sowie einem Druckkopf. Dies geschieht in einem Durchgang oder „Single Pass“. Ein Bindemittel sowie ein „Anti-Sintering-Agent“ werden in kleinsten Tröpfchen auf die Pulverschicht aufgetragen. Durch den „Anti-Sintering-Agent“ fallen nach dem Sintern die Stützstrukturen von selbst ab. Der Prozess beginnt nach einer kurzen Trocknungsphase erneut, wodurch das Objekt Schicht für Schicht entsteht. Die geplante Auslieferung des Druckers ist Anfang 2018.
