Elektrophotographischer 3D-Druck Neues Verfahren soll 3D-Druck auch im Weltall ermöglichen

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Ein Forschungsteam der TH Köln und die Firma mz Toner Technologies entwickeln ein neues 3D-Druck-Verfahren auf Basis von Elektrophotographie. Es soll auch im Weltraum funktionieren.

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Statt Farbstoff verwendet der Laserdrucker Polymerpartikel. Er kann bis zu zehn Schichten übereinander drucken. Aus mehreren miteinander heißverpressten Schichtpaketen entsteht das fertige Bauteil.
Statt Farbstoff verwendet der Laserdrucker Polymerpartikel. Er kann bis zu zehn Schichten übereinander drucken. Aus mehreren miteinander heißverpressten Schichtpaketen entsteht das fertige Bauteil.
(Bild: mz Toner Technologies)

Bei dem neuen elektrophotographischen 3D-Druck-Verfahren wird das zu fertigende Bauteil zuerst mit einer Software in mehrere hauchdünne Schichten zerlegt. Statt des Farbstoffs werden Polymerpartikel verwendet. Nach Angaben der TH Köln können dabei ein bis zehn Schichten, welche wenige Mikrometer dünn sind, übereinander auf eine Trägerfolie gedruckt und durch eine Walze vorverfestigt werden. Um das gewünschte Bauteil vollständig zu fertigen, werden im zweiten Prozessschritt mehrere dieser zuvor gedruckten Schichtpakete mit Hilfe einer Heizpresse miteinander verbunden, heißt es. Der Kooperationspartner mz Toner Technologies entwickelt einen Prototyp des 3D-Druckers.

Wie Elektrophotographie bisher funktioniert

Bei der Elektrophotographie wird eine sogenannte Fototrommel innerhalb des Druckers komplett elektrisch aufgeladen. Ein Laserstrahl bildet anschließend das zu druckende Motiv auf dieser Trommel ab, indem er selektiv elektrische Ladungen löscht. Der Farbstoff haftet dort auf der Trommel, wo Ladungen übrig geblieben sind. Dieser wird auf das Papier übertragen und erzeugt so das am Ende sichtbare Bild.

Bauteile im Weltraum produzieren

Eine besondere Herausforderung sei es, das elektrophotographische Verfahren so umzusetzen, dass es trotz fehlender Schwerkraft eingesetzt werden kann. Für die Raumfahrt hätte der 3D-Druck vor Ort Vorteile: Nicht alle Ersatzteile, die eventuell während einer Expedition benötigt werden, müssten mitgenommen werden. Sie könnten je nach Bedarf direkt vor Ort anfertigt werden. Dies spart Platz und Gewicht ein. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der TH Köln stehen bezüglich des Einsatzes im Weltraum im Austausch mit der European Space Agency (ESA).

Da mit Pulver gearbeitet wird, soll der 3D-Druck mit Elektrophotographie für alle Werkstoffgruppen wie Kunststoffe, Metalle und Keramik geeignet sein. Laut TH Köln bietet er hohe Stückzahlen und eine große Gestaltungsfreiheit bei den Farben.

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