Eine Forschungsgruppe an der Jacobs University Bremen hat den weltgrößten industriellen Delta-3D-Drucker entwickelt. Damit soll der Bau von Prototypen effizienter, kostengünstiger, schneller und flexibler werden.

Der größte 3D-Drucker seiner Art: Der Druckkopf schwebt über der Druckplatte, befestigt an drei Armen. Der Druckbereich erlaubt es so, außergewöhnlich große Teile zu drucken. (Bild: Jacobs University Bremen)

Entworfen wurde der vier Meter hohe Apparat von der Forschungsgruppe um Professor Yilmaz Uygun an der Jacobs University Bremen. Das von der Kieserling Stiftung geförderte Projekt weist ein vielversprechendes Potenzial für die industrielle Anwendung und weitere Forschungs- und Kooperationsmöglichkeiten für die Universität in Bremen-Nord auf. Innerhalb kürzester Zeit wurde der laut eigenen Angaben weltweit größte industriell nutzbare 3D-Drucker in Delta-Bauweise entwickelt. Dieser erlaubt es, durch das additive Fertigungsverfahren kostengünstig komplexe Einzelteile für Prototyen herzustellen, die sich noch in der Testphase befinden. So kann deren Design bei Bedarf flexibel und ökonomisch den Testergebnissen angepasst und erneuert werden.

Der 3D-Drucker weist eine Gesamthöhe von über vier Metern auf und bietet einen Druckbereich von bis zu 1,5 Metern im Radius sowie eine Druckhöhe von bis zu 2,5 Metern. Ermöglicht wird dies durch die Bauweise: Der Druckkopf schwebt über der Druckplatte, befestigt an drei Armen, die ein Dreieck – ein Delta – bilden. Über die Arme lässt sich der Druckkopf in jede Richtung bewegen. Der Druckbereich, der sich somit ergibt, erlaubt es außergewöhnlich große Teile zu drucken.

Aktuell werden im Rahmen eines Projektes die Druckteile in vertikalen Windkraftanlagen eingesetzt – hierfür werden Turbinen durch das additive Fertigungsverfahren erzeugt. Weitere Projekte für verschiedene Industrien sind geplant. Die Druckgeschwindigkeit liegt aktuell bei etwa 5 kg pro Stunde – je nach Komplexität des angestrebten Ausdrucks.

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Die Geschwindigkeit sowie auch das eingesetzte Druckmaterial – aktuell ist dies Filament, also Schnüre bestehend aus konventionellen Kunststoffen wie etwa PLA, PET oder ABS – sind Punkte, bei denen Uygun künftig noch großes Potenzial sieht.

Überschüssiges Material, welches als Stützstruktur bei gewölbten und filigranen Teilen mitgedruckt, anschließend aber entsorgt wird, könnte zerkleinert und als Pellets verwertet werden: „Wir entwickeln gerade einen Pellet-Extruder, um Pellets herstellen und statt Filament als Eingangsmaterial nutzen zu können“, so Uygun. „Dadurch verringert sich der CO2-Fußabdruck radikal. Zusätzlich können wir Kosten reduzieren, die Lieferkette absichern und die Unabhängigkeit von bestimmten Zulieferern und Regionen sicherstellen“, erläutert der Professor für Logistik an der Jacobs University.

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Einen weiteren Fokus legen Uygun und sein Team auf die Weiterentwicklung der Qualitätssicherung beim Druckvorgang. Dafür wird ein kamerabasiertes System entwickelt, mit dem der Druck optisch kontrolliert wird. Langfristig soll sich „Honeycomb“, wie der 3D-Drucker getauft wurde, bei Abweichungen im Druck selbst korrigieren. „Unser Ziel ist es, Honeycomb in die Produktion direkt einzubringen. Wir haben verschiedene Ideen, um den Druck zu beschleunigen, ohne Qualitätseinbußen hinnehmen zu müssen.“ Hier forscht das Team an der simultanen Nutzung multipler Druckköpfe mit unterschiedlich großen Düsenöffnungen, die für unterschiedlich komplexe Produkt-Geometrien und mit entsprechend unterschiedlichen Geschwindigkeiten eingesetzt werden sollen. „Wenn das gelingt, könnte man die Anlage direkt in der Produktion nutzen“, sagt Uygun.

Honeycomb – Honigwabe – ist auch deshalb ein treffender Name, weil es die innenliegende Struktur der gedruckten Teile beschreibt. Diese Honigwabenstruktur führt dazu, dass weniger Material verwendet wird und das gefertigte Stück leicht und stabil ist. Ein weiterer Beitrag zur Effizienz und Nachhaltigkeit. „Es gibt bereits mehrere Interessenten für Pilotprojekte“, sagt Uygun.

Platz 10: Massivit 3DDie GDP-Technologie wurde von ‚Massivit 3D‘ aus Israel patentiert. Dank einer Kombination aus Deposition und Stereolithographie lassen sich mit dieser Technik sehr große Objekte innerhalb kurzer Zeit drucken. Das Verfahren funktioniert folgendermaßen: der Drucker extrudiert ein gelartiges Filament. Dieses wird direkt anschließend mit UV-Licht ausgehärtet. (Bild: Massivit 3D)

Platz 9: VoxeljetAus Deutschland kommt der größte industrielle 3D-Drucker für Sandformen. Mit der Maschine von Voxeljet lassen sich komplexe Bauteile oder Prototypen vollautomatisiert und ohne Werkzeuge industriell fertigen. Die 3D-Drucker werden in Deutschland produziert. (Bild: Voxeljet)

Platz 8: AectualIn Amsterdam ist das Startup Aectual ansässig. Das Unternehmen möchte in der Bauindustrie durchstarten mit automatisiert gefertigten Böden, Fassaden oder auch Treppen. Der Rohstoff stammt aus 100 Prozent recyceltem Kunststoff, sodass das Startup sich auch Nachhaltigkeit auf die Fahnen schreiben kann. (Bild: Aectual)

Platz 7: WinsunWinsun aus China bezeichnen sich selbst als 3D-Druck-Architekten. Das Unternehmen aus Shanghai gibt an, Häuser innerhalb von nur 24 Stunden per 3D-Druck herstellen zu können. Der Druckerarm hängt dazu auf zwei verfahrbaren Portalen. ‚Gedruckt‘ wird mit Bauschutt und Industrieabfall, der mit Beton vermischt wird. (Bild: Winsun)

Platz 6: ImprimereDas Schweizer Unternehmen Imprimere möchte laut eigenen Worten die Bauindustrie digitalisieren. Dazu bietet die Firma einen 3D-Drucker, der wie ein Roboterarm an einem Portal hängt. So besitzt der Drucker lange Verfahrwege und kann ein ganzes Haus erstellen. Einzige Bedingung: Man benötigt einen festen Untergrund – am besten ein Fundament – als Aufstellort. – (Bild: Imprimere)

Platz 5: StratasysMit dem Stratasys Infinite-Build 3D Demonstrator lassen sich große Werkzeuge und Produktionsteile herstellen. Die Anlage ist auf Präzision, Wiederholbarkeit und Geschwindigkeit ausgelegt und soll so die kundenspezifische OEM-Produktion und den On-Demand-Aftermarket revolutionieren. Das teilt der US-amerikanische Hersteller Stratasys mit. – (Bild: Stratasys)

Platz 4: MillebotAus den USA kommt das Startup Millebot. Das Unternehmen produziert mit dem Mille LE den ersten Großformat-Drucker in einem Container. Es handelt sich um eine Hybrid-Maschine, die eine Kombination aus ‚Fused Deposition Fabrication‘ mit CNC bietet. So lassen sich neben Plastik auch Werkstücke aus Materialien wie Glas oder Ton drucken und fräsen. (Bild: Millebot)

Platz 3: Tractus 3DDas niederländische Unternehmen Tractus 3D produziert mit dem T3500 einen der weltweit größten Delta-3D-Drucker. Der Drucker wiegt nur 175 Kilogramm und kostet 44.500 Euro. Gegründet wurde die Firma von Daniël van Mourik, der sich schon als Kind gerne Neues ausgedacht hat. (Bild: Tractus 3D)

Platz 2: Cazza ConstructionDas Unternehmen Cazza Construction Technologies stammt aus Dubai. Die 3D-Drucker des Unternehmens sehen aus wie Roboter und sind in der Lage, bis zu 5 Meter hohe Gebäude ‚auszudrucken‘. Da sich die Roboter auf einer mobilen Plattform befinden, können sie auf der Baustelle selbstständig umherfahren und dort arbeiten, wo sie gebraucht werden. (Bild: Cazza)

Platz 1: Apis CorDas russische Startup Apis Cor bezeichnet sich selbst als erstes Unternehmen, das in der Lage ist, ein komplettes Haus auf der Baustelle per 3D-Druck zu erstellen. Die Baukosten sollen so im Vergleich zu traditionellen Bauverfahren um bis zu 40 Prozent sinken. Firmengründer Nikita Chen-yun-tai (siehe Foto) möchte mit seinem 3D-Drucker auch beteiligt sein, wenn die ersten Häuser auf dem Mars entstehen. (Bild: Apis Cor)

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