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Prof. Dr. Jens Haueisen

Institutsleiter

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INHALTE

Rapid Prototyping - Labor

Am Institut für Biomedizinische Technik steht eine Vielzahl an innovativen Rapid Prototyping Verfahren zur Verfügung, um innerhalb weniger Stunden hochwertige Konzeptmodelle, Prototypen oder funktionelle Werkstücke zu realisieren. Das Werkstück wird zunächst mit einem CAD-Programm oder im Reverse Engineering durch beispielsweise 3D-Scanner erstellt und anschließend durch eines der folgenden Verfahren produziert.

PolyJet-Verfahren (PJ):

Im PJ-Verfahren wird ein UV-Harz (flüssiges Modellmaterial) durch einen Druckkopf in Schichten aufgetragen, um das Werkstück aufzubauen. Die Schichthöhen betragen weniger als 16 µm, sodass eine sehr hohe Oberflächengüte realisiert wird. Als Modellmaterialien stehen u. a. Polypropylen simulierende, flexible, transparente oder biokompatible (prEN ISO 10993-1:2017) UV-Harze zur Verfügung.

Bauraum des PolyJet-3D-Druckers mit Werkstücken.

Fused Deposition Modeling (FDM):

Bei diesem additiven Verfahren wird ein Kunststofffaden aufgeschmolzen und schichtweise durch eine Düse aufgebracht. Es lassen sich Werkstücke aus beispielsweise ABS oder PLA herstellen. Strahlenresistente, Knochen simulierende, intrinsisch elektrisch leitfähige oder Materialien mit FDA-Zulassung sind ebenfalls 3D-druckbar

Selective Laser Sintering (SLS):

Im SLS-Verfahren wird ein Pulver aus elastischem Polyurethan oder sehr steifen Polyamid verwendet. Ein Laser schmilzt punktuell das Pulver auf. Wenn eine Schicht erstellt wurde, glättet eine Rolle das Pulver und der Prozess beginnt erneut. Eine Besonderheit bei diesem 3D-Druck-Verfahren ist, dass keine zusätzlichen Stützen an das Objekt gebracht werden müssen. Das Pulver wirkt als Stützmaterial, somit sind enorme Überhänge und Hinterschneidungen ohne Entfernung von Stützen realisierbar.

Werkstück im Bauraum.
Einzelne Schicht des Werkstücks (3D).

UV-LCD Sterolithografie (SL):

Bei der UV-LCD Sterolithografie befindet sich ein UV-Resin in einem Tank über einem UV-LCD. Das zu 3D-druckende Modell wird nun in Schichten zerlegt und diese erscheinen als Projektion auf dem UV-LCD. Durch ein schichtweises Verfahren der Druckplatte und der Belichtung mit den entsprechenden Projektionen wird das UV-Resin stückweise ausgehärtet bis das fertige Werkstück erstellt wurde.

Werkstück im Bauraum
Hinzugefügte Stützstruktur am Werkstück.
Einzelne Schicht des Werkstücks (2D).

Vakuumguss:

Im Vakuumguss werden meist Werkstücke aus gießfähigen Polyurethanen, Epoxyden oder Keramiken erstellt. Zunächst wird ein Urmodell des Werkstücks aufbereitet und mit polyadditiven Silikonen abgeformt. Nach der Entfernung des Urmodells wird die Kavität mit dem Gießmaterial befüllt. Das Vakuum wird für den blasenfreien, homogenen Verguss benötigt. Die Erstellung von Mehrfach-Kavitäten für die Produktion von mehreren hundert Werkstücken mit einem Guss sind ebenfalls möglich. Durch die Vielzahl an Gießmaterialien sind verschiedene Eigenschaften der Werkstücke realisierbar: Unterschiedliche Shore-Härten, transparent, feuerfest, wärmeleitfähig, dielektrisch modifiziert, etc.

Vakuumkammer mit Silikonformen