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Neues 3D-Druckverfahren: Sieben Minuten für einen Eiffelturm

Science/Carbon3D

Filigrane Bauteile, Knochenersatz, Skulpturen - all das kommt inzwischen aus dem 3D-Drucker. Faszinierende Videos zeigen jetzt ein neues Verfahren, das die Technik noch einmal deutlich beschleunigt.

Drucken braucht Zeit. Das weiß jeder, der schon mal mit einem Tintenstrahldrucker in der höchsten Qualitätsstufe Fotos zu Papier gebracht hat. Bei 3D-Druckern ist das Problem noch größer: Auf ein Objekt von nur wenigen Zentimetern Größe muss man eine Stunde und mehr warten. Denn das Aufschichten dauert umso länger, je feiner die Details ausgearbeitet sein sollen.

Auf der Konferenz "TED 2015" im kanadischen Vancouver haben Forscher nun eine 3D-Drucktechnik vorgestellt, die das Ausdrucken revolutionieren könnte. Statt Stunden benötige das Verfahren bei gleich hoher Auflösung nur Minuten, sagte der Chemiker Joseph DeSimone. Parallel zu seinem Vortrag ist ein Artikel im Fachblatt "Science" erschienen, in dem das Verfahren beschrieben wird.

Ein Zeitraffervideo zeigt, wie schnell ein aus Fünf- und Sechsecken bestehender Fußballkörper und das Modell des Eiffelturms scheinbar aus einer Flüssigkeit herausgezogen werden. Bei einer Auflösung von 0,1 Millimetern seien Druckgeschwindigkeiten von 300 Millimetern pro Stunde möglich, sagte DeSimone. Für den Eiffelturm benötige das Verfahren nicht einmal sieben Minuten.

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3D-Druck rasant: Continuous Liquid Interface Production

Gängige 3D-Drucker bauen das Objekt Schicht für Schicht auf und härten jede Schicht aus. Mit steigender Auflösung, also sinkender Schichtdicke, erhöht sich so natürlich auch der Zeitaufwand. Das nun vorgestellte Verfahren nutzt dagegen die sogenannte Photopolymerisation. UV-Licht trifft dabei von unten auf eine Flüssigkeit aus Monomeren und bringt so die Polymerisation in Gang. Die Moleküle verbinden sich zu langen Ketten, der Kunststoff härtet aus.

UV-Licht und Sauerstoff

Das vom UV-Licht gezeichnete Muster legt fest, welchen Querschnitt, also letztlich welche Form das ausgehärtete Material bekommt. Damit nur eine dünne Flüssigkeitsschicht aushärtet und somit eine hohe Auflösung möglich wird, leiten die Forscher von unten Sauerstoff in den flüssigen Harz ein. Dieser verhindert das Aushärten in der sogenannten toten Zone.

Nur in einer dünnen Schicht unmittelbar unterhalb des bereits ausgehärteten Objektteils löst das UV-Licht die Polymerisation aus. Weil das Objekt zugleich langsam aus dem Harz gezogen wird, entsteht so Lage für Lage das gewünschte 3D-Objekt - im Prinzip genauso wie bei einem klassischen 3D-Drucker - nur eben viel schneller und auf dem Kopf stehend.

Continuous Liquid Interface Production, kurz CLIP, nennen die Wissenschaftler ihr Verfahren. Und sie wittern das große Geschäft: Zehn der zwölf Autoren des "Science"-Artikels arbeiten bei Carbon3D, einer 2013 im Silicon Valley gegründeten Firma. CEO des Start-Ups ist der Chemiker Joseph DeSimone, der parallel auch noch an der University of North Carolina forscht.

hda

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