3D-Druck
Das Institut für Werkstoffe im Bauwesen verfügt neben einem Mörtel- und Betonlabor, einem Chemielabor sowie einem Mikro- und Makrolabor über ein 3D-Drucklabor zur Herstellung dreidimensionaler Werkstücke. Die Mitarbeiter des WiB arbeiten an 3D-Drucken aus unterschiedlichsten Materialien mit verschiedenen zum Teil selbst entwickelten Druckern.
Folgende 3D-Drucker sind zurzeit am Institut verfügbar.
Parametrischer Delta 3D Drucker „Kossel Mini“
Mit dem parametrischen Delta 3D Drucker „Kossel Mini“ können Werkstücke mit einer maximalen Auflösung von ca. 0,2 mm anfertigt werden. Neben der Genauigkeit der hergestellten Objekte zeichnet sich der Drucker durch ein Verfahren aus, das Gewichtseinsparungen von 20 % bis 30 % im Vergleich zu gefrästen oder gegossenen Bauteilen ermöglicht. Auch können mittels selektiver Dichte beim 3D-Druck die Objekte anwendungsbezogen ausgelegt werden. Der „Kossel Mini“ kann mit nur jeweils einem Material gleichzeitig drucken.
- Technologie: Fused Deposition Modeling (FDM).
- Druckvolumen: zylindrisch, 170 mm (Durchmesser), 240 mm (Höhe).
- Druckmaterialien: PLA (Polylactide), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrole), sowie alle andere Filamente mit 1,75 mm Durchmesser.
- Produktbeispiele: Elektroden für Brennstoffzellen (Carbon Fiber Reinforced polylactide), filigrane Schalungen für verschiedene Werkstoffe, 3D-Druck-Düsen.
Fused Deposition Modeling 3D Drucker „RepRap Tricolor Mendel“
Dieser 3D-Drucker kann mit bis zu drei Farben oder drei verschiedenen Kunststoffen zur gleichen Zeit arbeiten und auf diese Weise mehrfarbige Objekte produzieren. So können Prozesse in einem Arbeitsgang durchgeführt werden, bei denen bisher mehrere Fertigungsschritte benötigt wurden. Das verwendete System der Schmelzschichtung (auch: Fused Deposition Modeling – FDM) bezeichnet ein Fertigungsverfahren aus dem Bereich des Rapid Prototyping, mit dem ein Werkstück schichtweise aus einem schmelzfähigen Kunststoff aufgebaut wird.
- Technologie: Fused Deposition Modeling (FDM).
- Druckvolumen: 210 x 190 x 140 mm.
- Druckmaterialien: PLA (Polylactide), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrole), sowie alle andere Filamente mit 1,75 mm Durchmesser.
- Beispiele: elektrisch leitende Kunststoffe, magnetische Kunststoffe und lösliche Trägermaterialien.
Delta-Drucker „WiB“
Dieser 3D-Drucker wurde von Mitarbeitern des Instituts für Werkstoffe im Bauwesen entwickelt. Ursprünglich ließen sich nur Drucke mit dem FDM-Verfahren herstellen. Durch die Entwicklung einer speziellen Düse sind jetzt auch Drucke ähnlich dem CC-Verfahren und die Verarbeitung von Materialien wie Spritzbeton möglich. Zurzeit finden verschiedene Versuche statt, unter anderem mit Spezialzementen oder Geopolymeren. So können Prototypen und Modelle für Forschungszwecke herstellen werden, wobei das aufwendige Herstellen von Schalungen entfällt.
- Technologie: Fused Deposition Modeling (FDM) und Contour Crafting (CC).
- Druckvolumen: zylindrisch, 300 mm (Durchmesser), 500 mm (Höhe).
- Druckmaterialien: PLA, ABS, Beton, Spritzbeton.
Pulver-Drucker für Zement (WiB-Prototyp)
Dieser 3D-Drucker wurde von Mitarbeitern des Instituts für Werkstoffe im Bauwesen entwickelt und basiert auf einem „Open Source 3D Printer-Plan B”. Er druckt Körper aus Zementpulver auf Grundlage dreidimensionaler Voxel-Modelle. Die aktuelle Forschung hat die Entwicklung eines optimierten Druckmediums zum Ziel.
Mittels entsprechender CAD-Anwendungen wird ein virtuelles Modell des dreidimensionalen Objektes entworfen, bei dem die Maße und Formen des Objektes vorher festgelegt werden. Diese Daten werden anschließend als Gcode Dateien dem Drucker übertragen, welcher das Objekt extrem präzise und nach Maß fertigt.
- Technologie: 3D Druck mit Pulver (3DP).
- Druckvolumen: 150 mm Kantenlänge.
- Genauigkeit: 0,1 mm bis 0,25 mm.
- Druckmaterialien: Zementpulver, Spezialzemente.
Stereolithographie-3D-Drucker „Form 2“
Der Stereolithographie-3D-Drucker „Form 2“ materialisiert Objekte mit einem Laserstrahl aus flüssigem lichtaushärtendem Kunststoff (Photopolymer). Dieses Photopolymer, wie beispielsweise Acryl-, Epoxid- oder Vinylesterharz, wird von einem Laser in dünnen Schichten ausgehärtet.
- Technologie: Stereolithografie (SLA).
- Druckvolumen: 145 × 145 × 175 mm.
- Druckmaterialien: Photopolymer.
- Produktbeispiele: Bauteile für individuelle Forschungsthemen, Spezialschalungen mit hoher Genauigkeit, Bauteile von Brennstoffzellen.