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Thaiwahn relaunched - Pulverbettmaschine
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Das Projekt ist gestartet. Jetzt am Anfang ist noch nicht viel zu berichten, außer was beabsichtigt wird.

Die Konstruktion hat begonnen. Die Maschine wird Teil für Teil von innen nach außen konstruiert. Mangelnde Fertigkeiten mit der 3D-Software bewirken einen sehr schleichenden Fortschritt.

 

Links zur Vorgehensweise, Konstruktion und Bau:

1. Konzept


Pulverbettmaschine

Warum ein Eigenbau?

Industrielle Maschinen weisen für mein ursprüngliches Projekt leider große Nachteile auf:

  • Sie sind teuer (sogar sauteuer), 100.000 € aber eher wohl 500.000 €

  • Für meine Bauteilgröße gibt es kaum Maschinen und wenn dann nur gegen unverhältnismäßige Preisaufschläge

  • Das für die Maschinen zugelaßene Material darf nur über die Hersteller (sehr teuer, Faktor 20 ist keine Seltenheit) bezogen werden. Verwendung anderen Materials zieht den Verlust von Gewährleistung, Wartung und anderen Service nach sich.

  • Die von mir benötigten Werkstoffe gehören nicht zu den zugelaßenen Materialien

 

Befragte Dienstleister können und wollen mein Bauteil fertigen, jedoch nicht mit dem von mir benötigten Werkstoff, sondern nur aus zugelaßenen Werkstoffen. Mein Bauteil würde bei den genannten Preisen je cm³ in die Größenordnung von 15.000 € und mehr kommen. Ein absolutes No-Go.

Internetrecherche brachte mich zu einigen Projekten, wo solche Maschinen unter 2.000 € an Material, zzgl. Zeit für den Zusammenbau kommen sollen. Keines dieser Projekte ist zur Zeit aber fortgeschritten genug, um verwendbar zu sein. Zum Anderen ist die Bauraumgröße momentan nicht ausreichend.

Von den bisherigen Schätzngen ausgehend, sollte eine Maschine für meine Bedürfnisse für weniger als 5.000 € realisierbar sein. Das Material für das Bauteil würde ca. 500 – 700 € kosten.

So würde mich mein Bauteil weniger als 6.000 € kosten. Und ich hätte eine Maschine verfügbar, die ich weiterhin nutzen kann um weitere Bauteile zu fertigen. Ich bin in der Lage auch ein Test- und Meßgerät einfach zu bauen und kann meine Konstruktion mit nur geringen Mehrkosten optimieren. Weiterhin gewinne ich die Freiheit mit Werkstoffen zu experimentieren und auch diesen für meine Belange zu optimieren.

Da mein ursprüngliches Projekt ohne eine solche Maschine nicht realisierbar ist, bedeutet der Zeitaufwand für das Druckerprojekt keinen Zeitverlust.

 

Projekt 3D-Pulverbett-Maschine (3PBM)

 

Entwicklung und Bau eines sogenannten 3D-Druckers zur Herstellung komplexer Geometrien.

 

Zur Vermeidung von Stützkonstruktionen beim Bauteilaufbau soll ein Pulverbettdrucker entstehen. Diese Technologie bindet pulverförmiges Basismaterial zur gewünschten Geometrie. Überhänge und Leerstellen können problemlos realisiert werden. Da im Druckraum immer eine vollstängige Schicht Pulver eingebracht wird und nur die benötigten Teile in dieser Schicht mit dem Binder in Kontakt kommen.

Prinzipiell können alle körnigen Materialien verwendet werden, Einschränkungen ergeben sich nur durch die jeweiligen Benetzungsfähigkeiten und Bindemittel.

Der Drucker besteht im Prinzip aus zwei voneinander getrennten Kammern. Eine Vorratskammer und eine Druckkammer. Über der Druckkammer befindet sich der Druckkopf, der gezielt den Binder auf die Pulverschicht aufbringt.

Mittels des Rollers wird das Pulver in die Druckkammer transportiert und dort gleichmäßig in einer Schicht verteilt. Der Roller dreht sich beim Eintrag in die Druckkammer gegenläufig zur Bewegungsrichtung. Das Material wird unmittelbar vor der Rolle angehoben und rutscht noch weiter vorn locker herunter. Der Roller fährt dann in seine Ruheposition und ist bereit eine neue Schicht in der Druckkammer aufzutragen.

Der Kopf sprüht nun eine Bindeflüssigkeit entsprechend dem für diese Schicht nötigem Bild auf die Pulverschicht. Nach dem Ende des Druckvorganges senkt sich die Druckkammer um eine Schichtdicke ab und die Vorratskammer hebt sich um eine Schichtdicke.

Es erscheint sinnvoll noch eine 3. Kammer zu verwenden, wo das vom Roller transportierte Überschußmaterial gesammelt wird.

Ein weiteres Ziel des Projektes soll ein variabler austauschbarer Kopf sein, sodaß unterschiedlichste Bindermaterialien verwendet werden können. Nicht jedes Bindemittel ist für jeden Werkstoff oder anschließende Weiterverarbeitung geeignet.

Dies erleichtert es einem potentiellen Anwender diesen Drucker zu verwenden, da er in Lage ist sich den geeignetsten Kopf oder mehrere auszusuchen um seine Bauteile mit den bestmöglichen Werkstoffen zu realisieren. Ein modulares Kopfsystem bietet zudem die Möglichkeit einen Laserkopf zu installieren und Lösungsmittel aus der Bindeflüssigkeit zu verdampfen oder den Drucker SLS oder SLDM (Lasersintern und Laserschmelzen) fähig zu machen bzw. Fused-Deposit-Modelling FDM zu ergänzen. Eine mögliche Weiterentwicklung der Maschine kann darin bestehen diese unterschiedlichen Methoden zu kombinieren.

Zusätzlich soll der Drucker so gestaltet werden, daß er einfach zu kapseln ist. Die Kapsel sollte mit Absaugeeinrichtung versehen werden, da Einatmen von Stäuben zu gesundheitlicher Beeinträchtigung führt. Bei den Drucken auf Laserbasis ist eine solche Kapselung sogar zwingend erforderlich, da zur Vermeidung von Staubexplosionen der Druck in einer Schutzatmosphäre stattfinden muß, bzw. die Menge an Sauerstoff soweit reduziert werden muß, daß kein entzündbares Gemisch entsteht.

 


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