Nieuwe 3D-printer print tot achtmaal sneller en verwerkt standaard granulaat

Een nieuwe 3D-printer maakt het mogelijk veel sneller te printen dan bestaande 3D-printers. In slechts 18 minuten tijd kan de printer een object van 30 centimeter hoog printen. Het systeem is hiermee volgens de makers achtmaal sneller dan conventionele 3D-printers. Opvallend is ook het ruwe materiaal dat de printer verwerkt; SEAM gebruikt geen filament, maar standaard plastic granulaat.

Het gaat om de Screw Extrusion Additive Manufacturing (SEAM), ontwikkeld door het Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology (Fraunhofer IWU). Traditionele 3D-printers zoals Fused Deposition Modeling (FDM) en Fused Filament Modeling (FLM) zijn relatief langzaam. Zo neemt het printen van een object van zakformaat al snel een uur in beslag. Deze lage printsnelheid beperkt de inzetbaar van de technologie voor de massaproductie van componenten.

Bewegingstechnologie uit de machinebouw

Met SEAM denken de onderzoekers hiervoor een oplossing te hebben gevonden. SEAM is een printtechnologie ontwikkeld door het Fraunhofer IWU waarbij bewegingstechnologie uit de machinebouw wordt gecombineerd met 3D-printtechnologie om hogere printsnelheden mogelijk te maken. De printer maakt gebruik van een speciaal ontworpen extruder, die het ruwe materiaal smelt en met een fors hogere snelheid kan extruden dan een conventionele extruder. Deze extruder is geïnstalleerd boven een printbed dat met behulp van zes assen kan worden bewogen, waarbij gebruik wordt gemaakt van technologie uit de machinebouw.

Het gesmolten plastic wordt laag voor laag op het printbed geprint, waarbij het printbed wordt bewogen om de laag vorm te geven. Het printbed kan met een snelheid van één meter per seconde over de X-, Y- en Z-as bewegen, en kan daarnaast tot 45 graden worden gekanteld. “Dit stelt ons in staat tot achtmaal sneller te printen dan met conventionele processen, wat de productietijd voor plastic componenten enorm verkort”, legt Dr. Martin Kausch, een wetenschapper van Fraunhofer IWU, uit. 

Tot 7 kilogram plastic per uur

Door de hogere printsnelheid kan de printer fors meer materiaal per uur verwerken dan traditionele 3D-printers, zoals FDM- en FLM-printers. Waar FDM- en FLM-printers per uur ongeveer 50 gram plastic per uur door een nozzle van 1 mm kunnen drukken, loopt deze hoeveelheid bij SEAM op tot zeven kilogram. 

SEAM verwerkt in tegenstelling tot traditionele 3D-printers geen filament, maar standaard plastic granulaat. Dit materiaal is aanzienlijk goedkoper dan filament, waardoor de productiekosten van geprinte componenten fors worden teruggedrongen. SEAM kan objecten tot enkele meters groot printen. Ook is het mogelijk rechtstreeks op bestaande spuitgegoten componenten te printen en complexe geometrie te printen zonder ondersteuning

Geschikt voor veel relevante materialen

“Doordat ons bouwplatform kan worden gekanteld, zijn we in staat op gebogen structuren te printen door de Z-as los te bewegen”, legt Kausch uit. “Tijdens tests zijn we erin geslaagd een brede reeks plastics te verwerken. Dit varieert van thermoplastische elastomeren tot duurzame vormen van plastic die voor 50% uit koolstofvezel bestaan. Deze plastics zijn materialen die erg relevant zijn voor de industrie en niet kunnen worden verwerkt met traditionele 3D-printers.”

Meer informatie over SEAM is hier beschikbaar.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron: Fraunhofer IWU