Der nächste Schritt in Richtung Zukunft – Metalle aus dem 3D-Drucker

Der 17-jährige Sagar Govani ist auf den ersten Blick ein ganz normaler Senior-Highshool-Junge aus Virginia, USA. Doch im Juni 2014 sorgte er für ein enormes Aufsehen, als er der erstaunten Öffentlichkeit eine Methode präsentierte, wie der äußerst komplexe und aufwendige Metall-3D-Druck der SLS-Technologie auch für den FDM-3D-Druck angewandt werden könnte, günstig und für jedermann umzusetzen.

Der Unterschied zwischen den Technologien

3D-Drucker, die mit Metall arbeiten, sind ausschließlich in der industriellen Fertigung zu finden.

Mittels der SLS-Technologie (Selective Laser Sintering) basiert die Arbeitsweise der 3D-Metalldrucker darauf, dass per Laser Metall geschmolzen wird. Die Software des Druckers steuert den Schmelzvorgang so exakt, dass ein 3D-Druck aus Metall ermöglicht wird. Allerdings sind die Kosten des sogenannten „Sinter-Verfahrens“ momentan noch sehr hoch, obwohl sich dies in naher Zukunft sicherlich ändern wird. Etliche Anbieter arbeiten daran, diese Technologie für den Anwender zuhause erschwinglich zu machen.

Doch bis es soweit ist, steht für Privatanwender das Fused Deposition Modeling (FDM) zur Verfügung. Das Rohmaterial des geplanten Objektes wird dabei erhitzt, bis es einen halbflüssigen Zustand erreicht. Im Anschluss werden kleinste Tröpfchen durch den Servermotor über die Düse ausgegeben.

Der Grundgedanke des 17-jährigen Sagar Govani

Hinter der Idee des Schülers steckt der Aspekt, dass sich eine Metalllegierung mittels FDM-Verfahren ähnlich sauber verarbeiten lasse müsse wie jene aus PLA (biologisch abbaubarer Kunststoff) oder ABS (amorphen Thermoplasten). Dazu ist nach Meinung von Sagar Govani eine Metalllegierung (Lot) notwendig, die zu 95,8 Prozent aus Zinn, 4 Prozent aus Kupfer und 0,2 Prozent aus Silber besteht. Mit dieser Legierung lassen sich auch mit der FDM-Technologie gleiche Ergebnisse erzielen wie mit den anderen Materialien.
Der Schüler benutzte dafür einen modifizierten Open-Source-RepRap-Extruder, also ein spezielles Fördergerät. Bei diversen Tests gelang es dem 17-jährigen, fünf Schichten übereinander zu drucken. Von der Stabilität und Festigkeit stehen die Drucke aus Metall gegenüber denen aus Kunststoff in nichts nach, sie lassen sich lediglich leichter verbiegen.

Wie geht es weiter mit der Erfindung?

Aktuell arbeitet Sagar Govani noch daran, wie sich das Verkleben der Düse mit der Metalllegierung verhindern lässt. Dazu sucht er quasi nach einer Formel für den Extruder, damit sich das geschmolzene Metall nicht um die Düse herum sammelt.

Zudem forscht und experimentiert er mit anderen Metallen, um die Stabilität der Objekte zu erhöhen. Er rechnet momentan mit Produktionskosten von 75 Dollar und erwartet einen Verkaufspreis, der sich so um die 150 Dollar bewegen soll. Seine Hoffnung ruht darauf, dass er nach einer Kickstarter-Kampagne genügend Geld für eine Serienproduktion zusammenbekommt.

[Bildquelle / Copyright http://dustsreprap.blogspot.co.nz/2011/03/restrapping-cartesian-bot.html]