Sensorgestützten Druckkopf für den 3D-Druck an einem Demonstrator.

Der erste Demonstrator ist Ergebnis des Vorhabens „IntelliExtruder“, das das Labor gemeinsam mit Grip Handhabungstechnik bis Anfang 2018 durchführte und dabei die prinzipielle Machbarkeit des Konzepts belegte. Bild: Costa Belibasakis/TH Köln

| von Götz Fuchslocher

Um die Defizite in der Prozessstabilität beim 3D-Druckverfahren und die damit verbundenen Qualitätsschwankungen zu überwinden, hat das Labor für Fertigungssysteme der TH Köln einen sensorgestützten Druckkopf entwickelt, der den Fertigungsprozess überwachen und wenn nötig korrigieren kann. Entwickelt wurde ein Druckkopf, der die Eigenschaften des sogenannten Filaments – auf Spulen aufgewickelte Kunststoffdrähte, die erst aufgeschmolzen und dann verdruckt werden – überwacht. Das Filament stellt in der Produktion einen signifikanten Kostenfaktor dar.

Wenn bei den untersuchten Parametern wie Vorschubgeschwindigkeit, Förderwiderstand oder Drahtquerschnitt Abweichungen auftreten, leitet das System automatisch eine Prozessoptimierung ein oder löst bei schweren Fehlern einen Produktionsstopp aus. Da sich der Druckkopf selbst kalibriere, sei die komplexe und fehleranfällige Einstellung durch den Bediener nicht nötig, teilt die TH Köln mit.

Der jetzt vorliegende Druckkopf ist in einem Forschungsprojekt und durch studentische Arbeiten entstanden. Der erste Demonstrator war das Ergebnis des Vorhabens „IntelliExtruder“, das das Labor gemeinsam mit der Grip Handhabungstechnik bis Anfang 2018 durchführte und dabei die prinzipielle Machbarkeit des Konzepts belegte. „Auf dieser Grundlage haben Studierende des Labors in insgesamt sieben Bachelor- und drei Masterarbeiten den mechanischen Aufbau, die Programmierung und die Algorithmen optimiert, sodass wir heute über ein System verfügen, das nahe an der Marktreife ist“, schildert Laborleiter Ulf Müller.

Das Forschungsprojekt „IntelliExtruder – 3D-Druckkopf mit automatischer Kalibrierung und Anpassung“ wurde durch das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert. An der TH Köln war es im Labor für Fertigungssysteme von Ulf Müller an der Fakultät für Anlagen, Energie- und Maschinensysteme angesiedelt.

Detailaufnahme des intelligenten Druckkopfs für den 3D-Druck der TH Köln.
„Unser Druckkopf ist ein kostengünstiger Nachrüstsatz, der auf alle marktüblichen Industrieroboter installiert werden kann", so Laborleiter Ulf Müller. Bild: Costa Belibasakis/TH Köln

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