Kurznachrichten zum 3D-Druck, 3. Juni 2023: Beta-Software, 3D-Druckwände und mehr

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In den heutigen Kurznachrichten zum 3D-Druck beginnen wir mit der Software, da General Lattice eine Betaversion seiner Frontier-Software veröffentlicht hat und ein Forschungsteam der Ondokuz Mayıs-Universität einen Algorithmus für den effizienten Einsatz von Binder Jetting entwickelt hat. Apropos Forschung: Ein Team der UTHealth Houston School of Public Health hat als experimentelles Werkzeug eine Nachbildung eines mobilen menschlichen Atemwegssystems entworfen und in 3D gedruckt. Als wir uns dem Bau widmeten, fügten Professoren der Universität Hongkong in einem Prototypenprojekt 3D-gedruckte Wände zu einem verlassenen Holzhaus hinzu. Schließlich brachte POC eine limitierte Auflage einer 3D-gedruckten Radsport-Sonnenbrille aus Titan heraus.

Das Chicagoer Software-Startup General Lattice entwirft und baut digitale Materiallösungen, die es Entwicklern ermöglichen, innovativer zu sein und gleichzeitig die AM-Einführung zu vereinfachen. Das Unternehmen hat kürzlich die BETA-Version von Frontier veröffentlicht, seiner Digital Materials Platform-Software, die die Verwendung von Gittern demokratisiert, indem sie sie wie traditionelle Materialien behandelt. Mit der frei durchsuchbaren Bibliothek validierter mechanischer Eigenschaftsdaten macht die Plattform teure Rate- und Prüfabläufe überflüssig, sodass Benutzer die Kombination aus Material, Gitter und Hardware auswählen und dann physische Proben suchen, analysieren und bestellen können. Zu den ersten Partnern der Plattform gehören Photocentric, BASF Forward AM und EOS. Sie werden daran arbeiten, ein besseres Verständnis digitaler Materialien aus Elastomerpolymeren für Schaumersatzanwendungen zu erlangen. Weitere Partner werden hinzugefügt, während Frontier weiter wächst und Verbundwerkstoffe, Keramik und Metalle hinzufügt. Eine Vollversion mit Integrationsfunktionen wird später im Jahr 2023 verfügbar sein.

Dave Krzeminski, Senior Additive Minds Consultant bei EOS, sagte: „Diese Tools werden den Aufwand und die Kosten für den Ersatz von Schaum durch Drop-in-Gitter-Lösungen reduzieren und den Abfall reduzieren, der durch physische Prototyp-Iterationen entsteht.“

Hasan Baş, Forschungsassistent

Laut einem Forschertrio von der Universität Ondokuz Mayıs in der Türkei ist Binder Jetting aufgrund seiner Materialvielfalt, Kosteneffizienz und fehlenden thermischen Spannungsprobleme eine der wesentlichen 3D-Druckmethoden, aber es ist langsamer als herkömmliche Herstellungsverfahren. Ziel des Teams war es, die Geschwindigkeit des Binder-Jet-3D-Drucks durch den Einsatz einer adaptiven Slicing-Methode und eines Algorithmus mit variabler Bindemittelmenge zu erhöhen, was in einer veröffentlichten Studie detailliert beschrieben wurde. Sie verwendeten diese Werkzeuge und einen Open-Source-Drucker, um viertelkugelförmige Proben herzustellen, die dann, wie sie schrieben, „zwei Stunden lang bei 1250 °C mit einer Aufheiz- und Abkühlrampe von 10 °C/min gesintert“ wurden. Die Testergebnisse zeigten, dass sie eine ähnliche Oberflächenqualität mit 38 % weniger Schichten erzielten, als dies durch gleichmäßiges Schneiden möglich wäre.

„Wir haben eine Studie zum Einsatz von adaptivem Slicing beim Binder Jetting durchgeführt. Außerdem haben wir einen Algorithmus für den effizienten Einsatz von Binder Jetting entwickelt. Auf diese Weise haben wir die Produktionsgeschwindigkeit um bis zu 40 % gesteigert“, sagte Hasan Baş, wissenschaftlicher Mitarbeiter und sagte ein Co-Autor der Studie gegenüber 3DPrint.com. „Wir glauben, dass es eine wichtige Entwicklung für die additive Fertigung ist.“

Die Forscher glauben, dass „in dieser Studie zum ersten Mal der tatsächliche Einsatz des adaptiven Schneidens beim Binder Jetting angewendet wurde“.

Wei-Chung Su, PhD, Mitte, arbeitet mit Minjung Kim (links), einer Gaststudentin der National Seoul University, und Jinho Lee, rechts, Doktorandin an der UTHealth Houston School of Public Health, zusammen, um MALDA in einem industriellen Umfeld zu testen. (Foto von UTHealth Houston)

Zusammen mit seinem Team an der UTHealth Houston School of Public Health entwarf Wei-Chung Su, PhD, Assistenzprofessor für Epidemiologie, Humangenetik und Umweltwissenschaften, ein nachgebildetes menschliches Atemwegssystem namens Mobile Aerosol Deposition Apparatus (MALDA) und druckte es in 3D. Das wird als experimentelles Instrument zur Untersuchung von Aerosolpartikelablagerungen in der Lunge in der Luft verwendet. Das Atmungssystem umfasst einen Kopfluftweg, tracheobronchiale Atemwege und einen Teil der winzigen Luftbläschen in der Lunge, die Alveolen genannt werden und für den Gasaustausch zuständig sind. Anschließend wird es mit zwei Partikelgrößenmessgeräten kombiniert, die die Partikelgrößenverteilung von schädlichem Aerosol aus Staub oder Kraftstoffverbrennung messen, um dessen chemische Zusammensetzung besser zu verstehen und die Daten zur Bewertung der Gesundheitsrisiken wie Krebs oder Lungenbeeinträchtigung für Menschen zu verwenden, die aufgrund dieser häufigen Exposition ausgesetzt sind zu Umwelt- oder Berufsrisiken. Auf einem Wagen mit einer batteriebetriebenen Vakuumpumpe platziert, ist MALDA vollständig mobil und kann an Experimenten zur Aerosol-Atemwegsablagerung in realen Umgebungen arbeiten und wurde bereits zur Abschätzung von Aerosol-Atemwegsablagerungen, beispielsweise bei E-Zigaretten und Zahnreinigungen, eingesetzt Aerosol, für mehrere Umwelt- und berufliche Aerosolexpositionsstudien.

„Ich bin UTHealth Houston dankbar für die Bereitstellung einer erstaunlichen Forschungsumgebung und Ressourcen, die die Verwirklichung meiner Träume ermöglichen. MALDA wurde nicht in einem Geschäft hergestellt, sondern in Laboren von UTHealth Houston mit modernster Technologie“, so Su sagte.

Das Ziegeldach und die Holzkonstruktion des alten Hauses wurden recycelt und restauriert. (Foto mit freundlicher Genehmigung von John Lin und Lidia Ratoi)

Im Rahmen eines Prototypenprojekts im Südwesten Chinas haben die Professoren der Universität Hongkong, John Lin und Lidia Ratoi, einem verlassenen Holzhaus 3D-gedruckte Wände hinzugefügt, um das traditionelle Haus der Zukunft zu schaffen. Das Forschungsprojekt, Teil eines Regierungsplans im Dorf Nanlong zur Renovierung Hunderter alter Holzhäuser, wurde mit der Forschungsmedaille des RIBA-Präsidenten ausgezeichnet und behandelt die alten Wohnhäuser wie kontinuierliche, flexible Designänderungen, die auf sich ändernde Lebensstile reagieren können, und nicht nur als bloße Erhaltung kulturelles Erbe. Durch das Hinzufügen von 3D-gedruckten Wänden zur bestehenden Struktur können die Einheimischen ihre alten Häuser recyceln und zu neuen Häusern zusammenbauen. Lin und Ratoi scannten das ursprüngliche Haus, das dann abgebaut und wieder aufgebaut wurde, gestützt auf die 3D-gedruckten Wände, die den Raum erweitern. Zusätzliche Trennwände wurden hinzugefügt, um Badezimmer und eine Küche im Eingangsbereich zu schaffen, und dann wurden das Ziegeldach und die Holzkonstruktion wieder hinzugefügt.

Die Professoren erklärten: „Das Projekt stellt die Frage, wie Technologie als sozialer Potentiator wirken und zu einem Mittel zur Stärkung lokaler und kultureller Baupraktiken werden kann.“

„Wenn man die bestehende Bausubstanz als eine ‚neue Natur‘ betrachtet, die nicht verändert werden kann und daher Anpassung erfordert, berührt der Prozess Schlüsselbereiche der Nachhaltigkeit: sozial, technologisch und kulturell.“

POC, ein schwedischer Hersteller von Bekleidung, Ausrüstung und Zubehör für Schneesport und Radsport, hat die Elicit Ti auf den Markt gebracht, eine auf 400 US-Dollar limitierte Radsport-Sonnenbrille mit 3D-gedruckten Titanbügeln. Mit den aufsteckbaren Bügeln, den Clarity-Gläsern und den austauschbaren Nasenbügeln ähneln die Sonnenbrillen stark den Standard-Elicit-Sonnenbrillen von POC, aber der große Unterschied besteht darin, wie dünn die Bügel jetzt sind. Jedes besteht aus etwa neun extrem dünnen Titanfäden in einer Fachwerkformation, über die gummierte Bügelgreifer geschoben werden. Durch den Einsatz von Titan konnte ein Gramm Gewicht eingespart werden, und mit nur 22 g ist sie nun die bisher leichteste Fahrradbrille der Marke. Apropos Titan: Obwohl es nicht viele Details gibt, soll die Elicit Ti-Sonnenbrille aus medizinischem Ti-6AI-4V-Abfall 3D-gedruckt sein, was eine nachhaltigere Produktion ermöglicht.

„Nachhaltige Materialien und Leistung können und sollten nebeneinander existieren. Wenn wir konventionelle Denkweisen und Methoden in Frage stellen, gibt es keinen Grund, Kompromisse bei Leistung oder Nachhaltigkeit einzugehen oder einen Grund zu haben, sich für das eine Produkt zu entscheiden“, sagte Tilda Håll, Produktmanagerin Manager für Brillen bei POC. „Stattdessen sollte es koexistieren und zur Norm werden können. Und wir sind stolz, dass wir mit dem Elicit Ti genau das gezeigt haben.“

Von der POC Elicit Ti-Sonnenbrille wurden nur 365 Paar hergestellt und sie ist bereits ausverkauft.

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