Bevor die PolyJet™-Technologie von Stratasys im Jahr 2004 auf den Markt kam, waren Design- und Prototyping-Prozesse langwierig und mühsam. Die PolyJet-Druckfunktionen machten es möglich, schnell und einfach hochdetaillierte, vollfarbige 3D-gedruckte Prototypen zu erstellen. Die anschließende Einführung des PolyJet-Forschungspakets von Stratasys wurde für Ross Stevens, Senior Lecturer für Industriedesign und Mitbegründer von MADE (Multi-property Additive-manufacturing Design Experiments) an der Victoria University of Wellington in Neuseeland, zum Wendepunkt. MADE schult den Umgang mit dem 3D-Druck und bietet Studenten die Möglichkeit, mehr über die additive Fertigung zu erfahren, insbesondere über ihr Potenzial, die Art und Weise zu verändern, wie Produkte entworfen und hergestellt werden. Das Programm ermöglicht es den Studenten, praktische Erfahrungen mit 3D-Druckern zu sammeln, sich über die neuesten Fortschritte in der additiven Fertigungstechnologie zu informieren sowie die Fähigkeiten und das Wissen für eine Zukunft an der Spitze dieser aufregenden Branche zu erwerben.
Ross Stevens verwendet seit vielen Jahren 3D-Drucker von Stratasys für seine Forschungen im Bereich neuer digitaler Technologien, insbesondere des 3D-Drucks, und zwar schon vor der Einführung der PolyJet-Technologie. „PolyJet ermöglicht die Herstellung von Objekten im Voxel-Maßstab”, sagte Ross. „Sie können ein unglaubliches digitales Bild besitzen, aber wenn Sie es für den Druck extrahieren, sind die meisten anderen Technologien unzureichend. Diese können zwar die Form, aber nicht alle Farben und die Transparenz wiedergeben. Nur mit der PolyJet-Technologie, die jedes winzige Detail aus dem Computer übernimmt, ist es möglich, Bewegung zu erzeugen. Das PolyJet Research Package hat uns die zusätzlichen Möglichkeiten gegeben, die wir benötigen, um buchstäblich in eine vierte Dimension vorzudringen”.
Das PolyJet-Forschungspaket von Stratasys ist ein fortschrittliches Software-Tool, das unbegrenzte Flexibilität beim Drucken von Prototypen bietet und ein bisher unerreichtes Maß an Genauigkeit ermöglicht. Mit einer Reihe fortschrittlicher Tools können die Forscher Prototypen mit beispiellosen Merkmalen und Funktionen erstellen. Eine dieser beeindruckenden Funktionen ist Liquid Print, die den Druck von flüssigen Materialien in Weichteilen, Hydraulik und Fluidikmodellen ermöglicht, sodass Projektforscher lebensechte Prototypen lebender Organismen erstellen können.
Das PolyJet-Forschungspaket von Stratasys war die Grundlage für das von Ross Stevens und Nicole Hone durchgeführte Flüssigdruck-Forschungsprojekt namens Polyphytes. Dabei werden mit dem Flüssigkeitsdruck Fluidikmodelle geschaffen, die wie die Gefäßsysteme von Pflanzen funktionieren. „Das Projekt demonstriert die dynamischen Qualitäten des 4D-Drucks: Es können funktionierende 3D-Drucke erstellt werden, die ihre Ästhetik verändern, wenn verschiedene Medien wie Wasser, Luft, Rauch, Puderzucker, Seifenblasenmischung oder Seife durch ihre internen Kanäle fließen.” Nicole erklärte: „Die Designs werden prozedural modelliert, um komplizierte, organische Texturen und Farben zu erzeugen. Dabei wird die Fähigkeit der J850 genutzt um hochauflösend im mikroskopischen Maßstab zu drucken. Die physikalischen Effekte, die im Film zu sehen sind, verdeutlichen die Schönheit der natürlichen Bestäubung und den Transport von Nährstoffen in der Pflanzenwelt.”
Die komplexen Polyphyten wurden mit großer Präzision entworfen und nutzen interne Kanäle mit kleinem Durchmesser, um verblüffende Effekte zu erzielen. Der 3D-Drucker J850 Prime von Stratasys nutzt für diese lebensechten Effekte einen vollfarbigen, starren Photopolymerharz mit unterschiedlichen Opazitätsgraden. Die PolyJet-Flüssigkeit dient in den Kanälen als Stützmaterial. Sie füllt die Hohlräume vorübergehend aus, bis sie bei der Nachbearbeitung abgelassen wird. Mit den dann durchlässigen Kanälen werden die lebendige Ergebnisse erzielt.
„Bei unserem vorherigen Hydrophyten-Projekt war das Forschungspaket noch nicht verfügbar, und wir mussten Stunden damit verbringen, das Trägermaterial manuell aus den Kanälen zu entfernen, was aber fast nie vollständig gelang.” Nicole erklärte: „Mit dem Forschungspaket kann ich mit harten Materialien drucken und erhalte trotzdem durchsichtige Kanäle im Inneren. Ich finde die J850 Prime wirklich cool. Wir haben endlich ein Stadium erreicht, in dem wir Farbe und Flexibilität gleichzeitig realisieren können.”
Die Software, die Drucker und das flüssige Stützmaterial von Stratasys ermöglichen es, zuverlässig, kleine, verschlungene Kanäle direkt im Objekt zu drucken. Die Funktion Liquid Print der PolyJet-Technologie ermöglicht den Druck dieser luftdichten, mit Flüssigkeit gefüllten Hohlräume im Inneren eines Objekts. Diese Technologie hat ein spannendes Potenzial für viele Anwendungen und verspricht, die Art und Weise, wie wir über die Fertigung denken, zu revolutionieren, da nun komplexe Strukturen direkt aus der Entwurfsumgebung in die Realität übertragbar sind.
Im folgenden Video erfahren Sie, wie die 3D-Drucktechnologie von Stratasys bei diesem Projekt zum Einsatz kam.
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