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10.08.2017

3D-Druck: zehnmal billiger, hundertmal schneller?

Startup will generative Fertigung von Metallteilen revolutionieren

Schreibtischtauglich: Das Studio System von Desktop Metal © Desktop Metal

Güngstige 3D-Drucker basieren auf dem Schichtweisen Aufbau von Objekten durch das Aufschmelzen von Kunststofffilamenten. Im für die Industrie wesentlich interessanteren Metallbereich wird dagegen Metallpulver schichtweise per Laser mit einander verschmolzen. Das kostet aber derzeit noch soviel Geld, dass es zwar für das Prototyping, nicht aber für eine Serienfertigung geeignet ist.

Ein Startup aus Massachusetts glaubt nun, einen Weg gefunden zu haben, das Arbeitsprinzip der günstigen Filamentdrucker auf die generative Fertigung von Metall übertragen zu können. Der Firmensitz von Desktop Metal ist kein Zufall: Zu den Gründern gehört eine ganze Reihe von Professoren des Massachusetts Institute of Technology, die bereits seit Jahrzehnten auf dem Gebiet der generativen Fertigung forschen und eine Vielzahl von Patenten in dem Gebiet halten.

Rapid Prototyping in zehnfacher Geschwindigkeit

Das erste Produkt, das Desktop Metal noch in diesem Jahr auf den Markt bringen will, nennt sich Studio System und ist für das Rapid Prototyping gedacht. Statt mit Metallpulver arbeitet es mit Metall in Stangenform. Die Stangen sind zusätzlich mit einem polymerbasierten Bindemittel versetzt und in vielen Varianten verfügbar, von Aluminium, Kupfer, Bronze bis zu Stahl, Titan oder 200 verschiedenen Legierungen.

Das Druckmaterial beim Studio System kommt in Stangen in einer Cartridge. © Desktop Metal

Ähnlich wie bei einem Filament-Drucker werden die Stangen schichtweise aufgeschmolzen, um metallische Objekte zu erzeugen. Die eigentliche Besonderheit des Systems liegt aber in einem nachgeschalteten Ofen, der die Objekte anschließend mit einer Kombination aus herkömmlichen Heizelementen und Mikrowellen gezielt erhitzt. Dabei verbrennen einerseits die Bindemittel und die Metallschichten werden zusammengesintert, so das Unternehmen. Der Vorgang soll laut Desktop Metal etwa zehnmal so schnell sein wie laserbasierter Metall-Druck auf Pulverbasis. Das System soll noch in diesem Jahr für rund 120.000 US-Dollar verfügbar sein.

Serienproduktion sogar hundertmal schneller

So soll das Production System aussehen. © Desktop Metal

Im kommenden Jahr soll eine Produktionssystem folgen, das für eine wirtschaftliche Massenfertigung von Teilen geeignet sein soll. Der Output soll bei 8200 Kubikzentimetern pro Stunde liegen, bei einer Schichtdicke von 50 Mikrometern. Den Angaben von Desktop Metal zufolge etwa hundertmal schneller als klassische Systeme. Interessanterweise setzt das Startup bei dem Produktionssystem ebenfalls auf Pulver als Ausgangsstoff. Diese müssten aber nicht den strengen Anforderungen klassischer Systeme in Bezug auf die Partikelgröße entsprechen und seien ebenfalls mit dem polymerbasierten Bindemittel versetzt. Die Weiterverarbeitung im Ofen sei identisch zu dem Studiosystem, allerdings wären pro Produktionsdrucker bis zu vier Öfen nötig, um dem Drucktempo zu entsprechen. Desktop Metal nennt den Vorgang Single Pass Jetting (Youtube-Video). Der Preis für einen Produktionsdrucker soll bei etwa 360.000 US-Dollar liegen.

Weitere Bilder:

  • Teil im Sinterofen. | © Desktop Metal

  • Die Oberflächenstruktur: Desktop Metal gibt eine Auflösung von 50 Mikrometern an. | © Desktop Metal

  • Teil im Sinterofen. | © Desktop Metal

  • Während des Druckprozesses. | © Desktop Metal

  • Flügelschraube aus dem Drucker. | © Desktop Metal

  • Ausgangsmaterial in Stangenform. | © Desktop Metal

  • Ein Propeller aus dem System von Desktop Metal. | © Desktop Metal

  • CEO Ric Fulop (rechts) and Materials Research Scientist Uwe Bauer im Labor. | © Desktop Metal

  • Die fertig gedrucken Teile werden bei Temperaturen bis zu 1400 Grad Celsius gesintert. | © Desktop Metal

  • Die gedruckten Teile können von Hand von den Supports getrennt werden. | © Desktop Metal

  • Gedrucktes Teil (r.) im Vergleich zu einem gegossenen Teil. | © Desktop Metal

  • Die Cartridge mit den Metallstäben. | © Desktop Metal

  • So sollen die Production Systems aussehen. | © Desktop Metal

  • Die Gründer: CEO Ric Fulop, A. John Hart, Jonah Myerberg (sitzend. v. l.) und Yet Ming-Chiang, Chris Schuh, Ely Sachs, Rick Chin (stehend, v. l.) | © Desktop Metal

  • Das komplette Studio System. | © Desktop Metal

  • | © Desktop Metal

  • Der Druckerteil des Studio System. | © Desktop Metal

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