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Case Study

Innovationen für den 3D-Druck.


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Erfahren Sie, wie Rob MacCurdy, Professor an der University of Colorado – Boulder, mit 3D-Druck innovative medizinische Modelle erstellt.

Dank der umfangreichen Erfahrung mit 3D-Druck konnte Professor Rob MacCurdy den Multimaterialdruck mithilfe von Instrumenten und Software implementieren und so die Struktur und Funktionsweise seiner 3D-gedruckten Roboter verbessern. Zusammen mit seinem Team arbeitet er auch an speziellen medizinischen Modellen für einzelne Patienten, bei denen Chirurgen vorher sehen können, welche Körperform und -struktur die jeweiligen Patienten haben. Stratasys® bietet ein Forschungspaket zur Unterstützung der Weiterentwicklung einzigartiger Technologien. Erfahrene Nutzer erhalten hierdurch moderne Softwaretools, die mehr Flexibilität und eine präzise Steuerung und damit die Erreichung innovativer Ziele ermöglichen. Durch die Nutzung der PolyJet™-Drucker von Stratasys und spezielle Designtools können Nutzer das Drucken jedes Voxels präzise steuern. Diese Art der Steuerung ermöglichte MacCurdy die Schaffung von Entwürfen mit innovativen Funktionsweisen aus mehreren Materialien. 

Wir erstellen Designtools, mit deren Hilfe wir uns mit den Milliarden verfügbarer Voxel in diesem Multimaterial-Designbereich beschäftigen können. Wir versuchen also, den Menschen die Beschreibung von 3D-Modellen in diesem Bereich zu erleichtern. Zudem erstellen wir Tools, mit deren Hilfe Nutzer verifizieren können, ob ein Druckauftrag so wie beabsichtigt gedruckt werde kann.

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Die Herausforderung.

Eine 557 Quadratmeter große Einrichtung auf dem Campus der University of Colorado in Boulder spielt eine Vorreiterrolle bei der Nutzung von Multimaterial-3D-Druck für die Gestaltung von Robotern. Das Zentrum, das von Professor Rob MacCurdy zusammen mit drei anderen Maschinenbau-Professoren gegründet wurde, umfasst ein Team aus Doktoranden, Master- und Bachelorstudenten. Sie versuchen, den Multimaterialdruck zu verbessern, um Roboter mit weitergehenden Funktionen zu entwerfen. Professor MacCurdy nutzt die 3D-Drucker von Stratasys schon seit Jahren für Innovationen im Maschinenbau. Zurzeit versucht er jedoch, unterschiedlicher Materialien zu kombinieren, um komplexe Strukturen und Funktionen seiner 3D-Druck-Roboter per 3D-Druck zu fertigen.

 

Weiterhin arbeitet MacCurdy an der Erstellung einzelner medizinischer Modelle, mit deren Hilfe Chirurgen besser verstehen, welche Körperform und -struktur die jeweiligen Patienten haben. Die Verwendung dieser Modelle für die präoperative Planung verbessert die Ergebnisse für den Patienten, da die Genesungszeit verkürzt und die Kosten durch die Verkürzung der Verfahren gesenkt werden.

 

Viele Forscher und Innovationszentren stehen vor ähnlichen Herausforderungen. Sie versuchen, den additiven Fertigungsprozess flexibler und präziser zu steuern. Fortgeschrittene Nutzer finden aber oft, dass die auf dem Markt erhältlichen Instrumente nur sehr begrenzte Möglichkeiten bieten. Stratasys veröffentlicht ein Forschungspaket, damit Nutzer mit innovativen Zielen die gewünschten Instrumente und Möglichkeiten haben, um diese Ideen mit ihren 3D-Druckern umzusetzen.

 

„Viele 3D-Druck-Hersteller gehen in diese Richtung. Die PolyJet-Drucker von Stratasys bieten jedoch mehr Materialkanäle und durch die Einführung verschiedenster Materialien – einschließlich flüssiger Materialien – kann man diese 3D-gedruckten Bauteile realitätstreuer drucken. Wir sind auch Vorreiter bei der Suche nach Möglichkeiten zur Änderung der Materialeigenschaften, um realitätstreue mechanische Modelle für die Vorbereitung von Operationen zu fertigen“, sagt MacCurdy.

Die Lösung.

Robert MacCurdy hat sehr erfolgreich vollständig 3D-gedruckte Roboter mit Hydraulikantrieb entwickelt. Die Nutzung von Flüssigkeiten erleichtert den mechanischen Betrieb. Bei der Herstellung flexibler Strukturen aus mehreren Materialien mit additiver Fertigung konnte das Labor erfolgreich eine Kombination aus festen und flüssigen Materialien nutzen. Dabei wird die Flüssigkeit nicht zu einem späteren Zeitpunkt hinzugefügt, sondern vom Drucker selbst gedruckt.

 

„Das ist eine wesentliche Komponente dieses speziellen Roboters, da wir die Flüssigkeit nicht im Nachhinein hinzufügen können”, erläutert Professor MacCurdy. „Wir hätten einfach keinen Zugang zu allen Ecken und Ritzen dieses Designs.“ Wir drucken das feste und flüssige Material gleichzeitig. Wenn diese Roboter aus dem Drucker kommen, können sie daher sofort in Betrieb genommen werden. Die flüssigen Bereiche sind dabei Bestandteil der Antriebsstrategie.

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Wir stehen in meinem Labor vor einer großen Herausforderung: Wenn man beim 3D-Druck mit unterschiedlichen Materialien drucken und eine Voxel-Druckstrategie sowie die Technologie von Stratasys nutzen kann, ist man dazu in der Lage unglaublich komplexe Designs zu entwerfen.

Die Ergebnisse.

Das derzeitige Softwareangebot zielt darauf ab, Nutzern dabei zu helfen, ihre Arbeitsabläufe zu vereinfachen. Fortgeschrittene Nutzer benötigen aber oft eine genauere oder flexiblere Steuerung. Durch eine bessere Kontrolle über den Drucker und die Software können Nutzer Entwürfe so bearbeiten, dass sie ihre Ziele erreichen und beispiellose Fortschritte erzielen.

Die PolyJet-Drucker von Stratasys sind so gestaltet, dass sie den 3D-Druck vereinfachen. Nutzer, die ihre 3D-Druck-Ressourcen genauer und differenzierter steuern wollen, benötigen modernere Instrumente für eine präzise Kontrolle. Hier erfahren sie mehr über das Forschungspaket von Stratasys.

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