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Extruder Intelligenter Druckkopf macht 3D-Drucker bereit für die Serienfertigung

Redakteur: Katharina Juschkat

Forscher haben einen neuen Extruder entwickelt, der Qualitätsschwankungen im 3D-Druck ausgleichen kann. Damit können 3D-Drucker besser für die Serienfertigung eingesetzt werden. Der Druckkopf ist für gängige 3D-Drucker nachrüstbar.

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Der intelligente Druckkopf misst vordefinierte Parameter des Filaments und kann Abweichungen ausgleichen.
Der intelligente Druckkopf misst vordefinierte Parameter des Filaments und kann Abweichungen ausgleichen.
(Bild: Costa Belibasakis / TH Köln)

3D-Druck in der Serienfertigung einsetzen, ist problematisch: Die Qualität schwankt oft so sehr, dass der Einsatz unrentabel ist. Ein Forscherteam der TH Köln hat deshalb einen intelligenten Druckkopf entwickelt, der das Problem lösen soll: Der „Intelliextruder“.

Qualitätsschwankungen im Filament ausgleichen

Was im 3D-Druck zu Problemen führt, ist die nur rudimentär vorhandene Prozessüberwachung, die etwa die Temperatur am Heizelement regelt. Qualitätsschwankungen beim Rohmaterial können dagegen nicht ausgeglichen werden, was zu Fehlern in den Bauteilen führt.

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Der neue Druckkopf übernimmt genau diese Aufgabe: Er überwacht die Eigenschaften des Filaments. Wenn bei den untersuchten Parametern wie Vorschubgeschwindigkeit, Förderwiderstand oder Drahtquerschnitt Abweichungen auftreten, leitet das System automatisch eine Prozessoptimierung ein oder löst bei schweren Fehlern einen Produktionsstopp aus. Der Druckkopf kalibriert sich selbst und muss nicht durch den Bediener eingestellt werden.

Außerdem praktisch: Der Druckkopf kann als Nachrüstsatz auf alle marktüblichen Industrieroboter installiert werden, sodass vorhandene Maschinen weiter genutzt werden können.

Der Extruder eignet sich auch für herstellerfremde Druckmaterialien: Häufig funktionieren diese nicht auf allen Fertigungsanlagen, da Hersteller oft für die jeweiligen Drucker optimierte Filamente anbieten. Herstellerunabhängige Rohmaterialien sparen aber Kosten. Tilmann Spitz vom Labor für Fertigungssysteme erklärt: „Unser neu entwickelter Extruder passt den Prozess an die Spezifikationen des jeweiligen Filaments an.“

Kurz vor der Marktreife

Der Druckkopf entstand aus einem Forschungsprojekt, in dem die Machbarkeit des Vorhabens nachgewiesen wurde. Studierende haben dann in insgesamt sieben Bachelor- und drei Masterarbeiten den mechanischen Aufbau, die Programmierung und die Algorithmen verbessert. Jetzt steht das System kurz vor der Marktreife.

Dieser Beitrag erschien zuerst auf unserem Partnerportal Mission Additive.

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