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DER KONSTRUKTEUR 10/2018

DER KONSTRUKTEUR 10/2018

3D-DRUCK

3D-DRUCK HOCHLEISTUNGSTAUCHER Klein und präzise: Das ist Pluto, der Stereolithografie-3D-Drucker von 3Devised aus Kalifornien. Für die Umsetzung des Top-Down-Prinzips waren Hochleistungstaucher gesucht, High-End-Maschinenelemente, die ganz ohne Schmiermittel exakt und zuverlässig arbeiten in einem Bad aus Glycerin und Kunstharz. Wartungsfreie Polymer-Lagertechnik hat den Tauchwettbewerb gewonnen. SPECIAL In seinem eleganten zeitlosen Design passt der 3D-Drucker Pluto in jeden Haushalt. Und bei einer Größe von nur 155 x 155 x 290 mm reicht seine Druckqualität an die industrieller 3D-Drucker heran. Er wurde ursprünglich für Juweliere, Bastler und kleine Firmen entwickelt, jetzt können sich Tüftler und Designer ihre Teile mit Pluto selber drucken: von Schmuck bis hin zu Spielzeugen oder Bauteilen für die eigene Erfindung. Die Idee zur Entwicklung des SLA-Druckers begann vor fünf Jahren. Viktor Bankó, Ingenieur und Gründer von 3Devised war auf der Suche nach einem additiven Fertigungsverfahren, um kundenspezifische Gehäuseteile für die Elektronik zu drucken. Ein Druck der komplexen Formen mit- tels FDM-Verfahren erbrachte jedoch nur enttäuschende Resultate für den Ingenieur. Denn die Druckergebnisse waren zu ungenau. So kam Viktor Bankó gemeinsam mit seinem Bruder Barnabas und unterstützt von seinem Vater Balazs auf die Idee, eine bessere und zugleich kostengünstigere Lösung zu entwickeln, um kleine Serien von kundenspezifischen, komplexen Kunststoffteilen präzise drucken zu können. Mit der Stereolithografie (kurz: SLA) wurde schnell das technisch optimale Verfahren auserkoren. Dabei wird ein Werkstück durch ein schichtweises Belichten von flüssigem Photopolymerharz aufgebaut. Daraus ergeben sich sehr filigrane Strukturen mit gleichzeitig glatten Oberflächen. 86 DER KONSTRUKTEUR 10/2018

VON OBEN NACH UNTEN Bei dem SLA-Druck wird zwischen der Bottom-Up- und der Top-Down-Technologie unterschieden. Bei dem Bottom- Up-Prinzip, bei dem die Lichtquelle unten ist und das Objekt kopfüber an der Druckplattform hängend entsteht, gibt es nach jeder gehärteten Schicht eine signifikante Schälkraft, wodurch die Drucker langsamer und weniger zuverlässig sind. Diese Kräfte wirken nicht nur auf die gedruckten Objekte sondern auch auf die Wannenbeschichtung, was ihre Lebensdauer begrenzt. Die jungen Gründer entschieden sich daher, das Top- Down-Prinzip einzusetzen. Dabei wandert die Druckplattform nach jeder gedruckten Schicht weiter nach unten in den Kunstharzbehälter. Hierbei muss der gesamte Tank gefüllt sein. Um den Bedarf an Kunstharz zu begrenzen, wird der Tank mit Glyzerin befüllt und das Harz wird nur in einer Schicht darauf gegeben. Aufgrund der unterschiedlichen Dichte setzt sich das Harz auf der Oberfläche ab. Als zusätzlicher Bonus für die Optik ist Glycerin wasserklar. Nach dem Bau der ersten funktionstüchtigen 3D- SLA-Drucker entschieden sich die Brüder Bankó mit Unterstützung von Freunden ein marktfähiges, kleines und erschwingliches Desktop-Gerät in einem zeitlosen Design zu entwickeln, das die gesammelten Erfahrungen nutzt und in jeden Haushalt passt. So entstand 2015 der erste Prototyp, der nach dem Zwergplaneten Pluto benannt wurde. Heute ist Pluto bereit für den Massenmarkt. Mit einer Größe von 155 x 155 x 290 mm ist er nach Angaben des Herstellers der weltweit kleinste Top-Down-SLA-Drucker. BESONDERE ANFORDERUN- GEN AN MASCHINENELEMENTE Vor allem an die Maschinenkomponenten von Pluto stellten die Entwickler besondere Anforderungen. Denn alle Elemente im Innenraum des Druckers müssen beständig gegen das eingefüllte Harz und Glycerin und frei von Korrosion sein. Gleichzeitig ist die Mechanik für ein präzises Druckergebnis verantwortlich. Diese Anforderungen betreffen vor allem das zentrale Element des 3D-Druckers: die Z-Achse, die für das Absenken der Bauplattform im Drucker verantwortlich ist. Die Entwickler von 3Devised setzten sich das Ziel, die Z-Achse so steif und kompakt wie möglich zu machen. Durch den direkten Einbau der Achse in den Tank wurde der Abstand zwischen der Bauplattform und der Leitspindel verkürzt, um Präzision zu gewährleisten. Diese Designentscheidung war jedoch mit Problemen verbunden, denn eine Schmierung der Bauteile kam nicht in Frage, da sie das Harz verunreinigen könnte. VIDEO: Pluto in Aktion erleben Sie unter: http://bit.ly/ Pluto_3Devised 01 01 Für die Z-Achse von Pluto griffen die Entwickler auf die wartungsfreie Polymer-Lagertechnik von Igus zurück; diese sorgt für ein schmierfreies Verfahren und präzise Druckergebnisse