RotBot - Neuartiger Drucker für das FDM-Verfahren

Am Institut für Mechatronische Systeme wurde ein Drucker entwickelt, der es erlaubt, nahezu beliebige Geometrien ohne Stützmaterial im FDM-Verfahren herzustellen. Dazu wurde eine neuartige Druckerkinematik realisiert, die entsprechend angepasste Druckstrategien und Sliceralgorithmen erfordert.

Bauteile, deren Geometrie Überhänge grösser als 45° aufweisen, erfordern Stützstrukturen, wenn sie im FDM-Verfahren hergestellt werden. Dies bedeutet einerseits ein Mehrverbrauch an Filament, längere Druckzeiten, einen zusätzlichen Aufwand zum Entfernen des Stützmaterials und schlechtere Oberflächenqualität. Wird kein Stützmaterial benötigt, kann je nach Geometrie bis zu 50% Material und ebenso viel Druckzeit eingespart werden.

Bereits im Jahr 2016 hat das IMS mit dem «MaxBot» einen 6-Achsen-Drucker vorgestellt, der aufgrund eine angepassten Druckerkinematik Überhänge bis 75° drucken konnte. Dies wurde durch eine um 2-Achsen schwenkbare Druckplatte ermöglicht.

Beim neu entwickelten «RotBot» können nunmehr Überhänge bis 100° gedruckt werden, wobei dies aufgrund einer erheblich einfacheren Druckerkinematik mit lediglich 4-Achsen realisiert wird. Gleichzeitig wird dadurch die Berechnung des Maschinencodes ganz wesentlich vereinfacht, da die Behandlung von Kollisionen von Druckkopf, Bauteil und Druckplatte weniger aufwändig ist.

Untersuchungen haben gezeigt, dass nahezu alle Geometrien auf diese Weise ohne Stützmaterial gedruckt werden können, was ein sehr grosses Anwendungsspektrum für diese Konzept eröffnet.

Mit Hilfe von verschiedenen Bauteilen konnte der "Proof of Concept" erbracht werden. Dabei wurden Teile mit hoher Oberflächengüte komplett ohne Stützmaterial gedruckt. 

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Forschung und Entwicklung
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Foto von Prof. Dr. Wilfried Elspass

Prof. Dr. Wilfried Elspass

ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, Additive Fertigung

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