Forschungsschwerpunkt
Entwicklung spezifischer 3D-Drucker
Die Arbeitsgruppe „Feinwerktechnische Konstruktionen und Systeme“ am IFTE arbeitet an neuen gerätetechnischen Lösungen für additive Technologien zur Nutzung für Spezialanwendungen. Die potentielle Anwendung bestimmt den Werkstoff und damit häufig auch die Technologie. Wir arbeiten in mehreren Projekten mit Partnern für einen anwendungsspezifischen Einsatz zusammen und experimentieren hierbei insbesondere mit folgenden Werkstoffen:
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Silikon
- HTV-Silikon (hochtemperaturvernetzendes Silikon)
- Silikone mit Zusatzstoffen, wie z.B. Farbpigmente
- Dualdruck
- Hydrogele
- thermoplastische Kunststoffe
In diesem kreativen Feld sind vielfältige Arbeiten, nicht nur im konstruktiven Bereich, vorgesehen. Das Schaffen prozesssicherer Abläufe ist dabei ein zentrales Thema, um eine Idee anwendungstauglich zu machen. Aus diesem Grunde wird auf eine enge Kooperation mit Praxispartnern großen Wert gelegt.
| Ergebnisse | |
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| Auf dem weltweit wichtigsten Kongress der Prothesentechnik, der OTWorld, konnte erstmals eine Vorfussprothese aus HTV-Silikon gezeigt werden, die komplett mit unserer neuentwickelten Technologie entstand. |
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| Das Fertigen von Silikon-Bauteilen in verschiedenen Farben ist dabei Realität. Es wird aber daran gearbeitet, nahezu beliebige Farbtöne mit schnellen Farbwechseln zu ermöglichen. Dies eröffnet neue Anwendungsgebiete. Im Bild sind Testmuster für Kissen in Vorfußprothesen zu sehen. |
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| Um die Geschwindigkeit großvolumiger Drucke zu beschleunigen, wurde die Vario-Düse entwickelt (links: Modellentwurf rot im Maßstab 10:1) und erfolgreich getestet (rechts). Dies erlaubt nun, den Volumenstrom zu steuern. |
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| Durch Optimierung handelsüblicher Drucker bezüglich Genauigkeit und Stabilität sowie die Anpassung des Druckkopfes an den Werkstoff konnten beachtliche Ergebnisqualitäten erreicht werden. |
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| Mit Hilfe der additiven Fertigungsverfahren lassen sich auch Bauteile kreieren, die sich durch komplexe Geometrie und anisotropes Verhalten auszeichnen. Gitterstrukturen können nicht nur zur Versteifung genutzt werden, sondern auch zur Erzeugung richtungsabhängiger Steifigkeiten. Das eröffnet völlig neue Einsatzperspektiven, z.B. in der Orthopädie. Das im Bild zu sehende Silikonpolster erhöht den Tragekomfort und reduziert die Masse der Prothese. |
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| Das Erzeugen von Bauteilen aus Silikon ermöglicht das Fertigen schwingungs- und damit geräuschmindernder Elemente in komplexer Geometrie. Anwendungen im Bereich der schwingungsarmen Aufhängung von Kleinantrieben sind in Vorbereitung. | Quelle: StA Ellerhoff IFTE |
| Bauteile aus Kunststoff mit Oberflächenstrukturierungen schaffen eine sehr gute Bindung zu Silikonschichten. Dies kann genutzt werden, um künstlichen Finger- oder Zehenglieder eine sehr gute Haptik zu verleihen. Derartige Strukturen zu erzeugen, ist eine Herausforderung und bedarf zugeschnittener Algorithmen. |
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| Kann man einzelne Fingerglieder herstellen, ist der Schritt zur ganzen Hand folgerichtig. Hierbei lassen sich weitere Funktionen, z.B. die Gelenke, integrieren. Durch geeignete Konstruktionen können diese Gelenke auch eine Rastfunktion erhalten. Dies hat für Personen mit Handicap eine große Bedeutung. |
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| Das Arbeiten mit mehreren Werkstoffen gleichzeitig ist manchmal sinnvoll, manchmal notwendig. Z.B. ist zum Aushärten von Zweikomponenten-Werkstoffe ein Zumischen des Härters unmittelbar vor der Druckdüse notwendig. Bei anderen Aufgaben müssen mehrere Zellkulturen unmittelbar nebeneinander aufgebracht werden. Hierbei werden spezielle Mischer konzipiert, konstruiert, gefertigt und genutzt. Ein Einsatz ist im Bereich der künstlichen Organe zu sehen. |
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| Beim Experimentieren mit lebenden Zellen wünschen sich Biologen und Mediziner spezielle Drucktechnik, die ihre kostbaren Zellen punktgenau platzieren. Dies erfordert eine ausgeklügelte Technik, die bisher nicht zu kaufen ist. |
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| In einem gemeinsamen Projekt wurde ein auf die spezifischen Anforderungen zugeschnittener "Drucker" entwickelt, der bis heute erfolgreich im Einsatz ist. |
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| Um die Präzision zu steigern, werden spezielle konstruktive Varianten entwickelt und geprüft. Spielfreie magnetische Gelenke, steife Strukturen mittels Karbonfaser-Konstruktionen, stick-slip-freie Gelenke und vieles mehr bieten Themen für zahlreiche studentische Arbeiten. |
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