Die Technische Universität Graz (TU Graz, Österreich) hat einen neuartigen 3D-Metalldrucker entwickelt, der mit LED-Licht anstelle eines Lasers arbeitet. Der Hauptvorteil besteht darin, dass die Teile viel schneller hergestellt werden können. Das bedeutet, dass das Gerät zum Beispiel während medizinischer Eingriffen eingesetzt werden kann, bei denen Metallteile benötigt werden. Der LED-Drucker ist effizienter, wenn es um die Verarbeitung von Metallpulver geht, und muss zudem weniger gewartet werden.
Das gab die TU Graz diese Woche bekannt. Die Forscher nennen ihre patentierte Erfindung „Selective LED-based Melting” (SLEDM). Laut Projektleiter Franz Haas ist der Produktionsprozess mit anderen 3D-Druckern vergleichbar. So werden z.B. Schrauben oder Bolzen Schicht für Schicht mit geschmolzenem Metall aufgebaut. Dank SLEDM ist es nun aber möglich, vor allem größere Teile (schneller) herzustellen. Zudem ist der Drucker so konstruiert, dass u.a. Unregelmäßigkeiten oder Restmaterial leichter beseitigt werden können.
Flexible Linse
Die höhere Geschwindigkeit ist vor allem auf die im SLEDM-System verwendete Leuchtdiode der österreichischen Firma Preworks zurückzuführen. Das Unternehmen hat eine variable Linse hergestellt, wodurch der Durchmesser des LED-Fokus während des Schmelzprozesses leicht zwischen 0,05 und 20 Millimeter eingestellt werden kann.
Diese Technologie wird mit einem neuen Maschinentyp kombiniert. Im Gegensatz zu anderen Metallschmelzanlagen werden hier die Metallschichten von oben nach unten aufgetragen. Dadurch wird das Teil Licht ausgesetzt, die erforderliche Pulvermenge wird auf ein Minimum reduziert und die nötige Nachbearbeitung kann während des Druckvorgangs erfolgen.
Die erste Anwendung für die Maschine ist ein Projekt der Medizinischen Universität Graz. Dort wurde bereits im Oktober 2019 das allererste medizinische 3D-Drucklabor eröffnet. Das Druckverfahren wird dort zur Herstellung von Metallimplantaten eingesetzt. Idealerweise Schrauben aus Magnesiumlegierungen für den Einsatz bei Knochenbrüchen.
Schrauben aus Magnesiumlegierungen für Knochenbrüche
Diese Implantate lösen sich im Körper auf, nachdem die Fraktur geheilt ist. Eine zweite Operation, die für den Menschen oft sehr belastend ist, ist dann nicht mehr notwendig. Die Herstellung dieser Art von Implantaten würde dank des SLEDM direkt im Operationssaal erfolgen. Das liegt daran: „Ein LED-Licht ist bei einer Operation natürlich weniger gefährlich als eine leistungsstarke Laserquelle”, erklärt Haas.
Der zweite Schwerpunkt liegt auf nachhaltiger Mobilität, wie bipolare Teile für Brennstoffzellen oder Batteriesysteme.
