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Vision Controlled Jetting ETH Zürich und Inkbit stellen neue 3D-Druck-Technologie vor

Quelle: Pressemitteilung ETH Zürich 2 min Lesedauer

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ETH Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

Bisher waren Kunststoff-3D-Druck-Technologien auf schnell härtende Materialien beschränkt. Forschenden der ETH Zürich und der Firma Inkbit ist es mit einer neuen Laserscanning-Technik gelungen, langsam härtende Kunststoffe per Jetting zu verarbeiten und so bessere elastische Eigenschaften zu erzielen. Das eröffnet der Soft-Robotik völlig neue Möglichkeiten.

In einem Durchgang im 3D-​Druck hergestellt: eine Roboterhand, die aus unterschiedlich festen beziehungsweise elastischen Polymeren besteht.(Bild: Thomas Buchner - ETH Zürich)
In einem Durchgang im 3D-​Druck hergestellt: eine Roboterhand, die aus unterschiedlich festen beziehungsweise elastischen Polymeren besteht.
(Bild: Thomas Buchner - ETH Zürich)

3D-Drucker stellen Gegenstände generell Schicht für Schicht her: Düsen tragen an jeder Stelle das gewünschte Kunststoffmaterial in dickflüssiger Form auf. Eine UV-Lampe härtet jede Schicht sogleich. Bisherige Verfahren haben eine Vorrichtung, die Unebenheiten nach jedem Härtungsschritt abschabt. Das funktioniert nur mit schnell härtenden Polyacrylaten. Langsam härtende Polymere wie Thiolene und Epoxide, die sehr gute elastische Eigenschaften haben, würden eine Abschabvorrichtung verkleben. Die amerikanische Firma Inkbit, ein Spin-off des MIT, hat nun die Jetting-Technologie weiterentwickelt.

Neue Laserscanning-​Technik

Ein 3D-​Laser-Scanner prüft dabei jede gedruckte Schicht sofort auf Unebenheiten. Ein Feedback-​Mechanismus gleicht diese Unebenheiten dann beim Druck der nächsten Schicht aus, indem er in Echtzeit punktgenau nötige Anpassungen der zu druckenden Materialmengen berechnet. Das heißt, die neue Technologie gleicht Unebenheiten nicht mehr aus, sondern berücksichtigt sie beim Druck der nächsten Schicht einfach mit.

Die Forschenden der ETH Zürich halfen, die Drucktechnologie für die Verwendung der langsam härtenden Polymere zu optimieren und entwickelten mehrere Roboter-​Anwendungen. Wie die ETH Zürich mitteilt, lassen sich mit der neuen Technologie problemlos weiche, elastische und feste Materialien kombinieren. Auch beliebige Teile mit Hohlräumen und filigrane Strukturen seien herstellbar. Und dies in einem einzigen Durchgang. So gelang es erstmals, eine Roboterhand mit Knochen, Bändern und Sehnen aus verschiedenen Polymeren in einem Druckjob additiv zu fertigen.

Einstellbare Steifigkeit

Die verwendeten langsam härtenden Thiolen-​Polymere haben laut ETH Zürich sehr gute elastische Eigenschaften und springen nach dem Verbiegen viel schneller in den Ausgangszustand zurück als Polyacrylate. Daher wurden sie für die elastischen Bänder eingesetzt. Außerdem lasse sich die Steifigkeit von Thiolen sehr fein einstellen und somit den Erfordernissen von Soft-​Robotern anpassen. Denn bestehen Roboter aus weichen Materialien, sinkt die Verletzungsgefahr, wenn sie mit Menschen zusammenarbeiten, und sie eignen sich besser für den Umgang mit zerbrechlichen Gütern.

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