Der 3D-Druck hat sich aufgrund seiner Flexibilität inzwischen in vielen medizinischen Bereichen bewährt. Um eine größere Freiheit und mehr Gestaltungsoptionen zu gewinnen, wurde der DeltaTower entwickelt: Die ungewöhnliche Rahmenkonstruktion erlaubt einen deutlich höheren Bauraum als bisher. Als Werkstoff können je nach Anwendung unterschiedliche Materialen eingesetzt werden – beispielsweise biokompatible Polyactide (PLA).
Die Autorin: Christine Gaßel, freie Redakteurin, München
„Wir benötigen in der Entwicklungsphase von neuen Produkten immer wieder einzelne Teile, die aus Kostengründen nicht konventionell gefertigt werden können. Deshalb setzen wir 3D-Druck bei uns im Haus in verschiedenen Bereichen ein“, berichtet Patrick Bauer aus dem Bereich Forschung & Entwicklung bei der Medi GmbH & Co. KG. Das Unternehmen bietet medizinische Hilfsmittel an, die unter anderem in der Phlebologie, der Orthopädie und der Prothetik zum Einsatz kommen. „Da wir häufiger Komponenten von einem Meter Höhe brauchen, ist der DeltaTower ideal.“
Im Gegensatz zum klassischen 3D-Drucker, der mit einem Schienensystem in X-, Y-, und Z-Achse arbeitet, nutzt diese Lösung drei Präzisionslinearführungen und sechs Halterungsarme, um das sogenannte Hotend, den Druckkopf mit der heißen Düse, zu bewegen. Die Arme werden über Riementriebe gesteuert und verfahren die Druckeinheit dreidimensional im Raum, wodurch das zu druckende Objekt während des gesamten Prozesses fest auf dem Druckbett stehen bleiben kann. „Auf diese Weise werden Schwingungen, wie sie bei sich bewegenden Druckbetten entstehen, vermieden und es wird möglich, insgesamt höhere Objekte exakt zu drucken“, erklärt Joachim Schmidt, Geschäftsführer der Picco’s 3D World GmbH, die den DeltaTower in Deutschland vertreibt und betreut. Mit den Modellen L und L Dual lassen sich so Werkstücke mit bis zu 110 cm Höhe und einer Fläche von 55 cm x 55 cm fertigen. Das jüngste Modell der Reihe bietet sogar 65 cm x 65 cm Bauraum im Querschnitt. Außerdem ist der Druckvorgang dank der besonderen Aufhängung des Druckkopfs sehr geräuscharm.
Einfache Installation und Nutzung
Um eine möglichst hohe Präzision und Lebensdauer zu erreichen, besteht der Drucker-Turm aus exakt gefrästen Aluminium-Teilen, die einzeln von Hand überprüft und auf ihre Funktion getestet werden. Über der Bodenplatte ist das Heizbett eingebracht, dessen Temperatur konstant geregelt wird, wodurch eine stabile Fixierung des Druckobjekts sichergestellt wird, ohne es zu beschädigen. Dies ist notwendig, um ein Verrutschen während des Prozesses zu verhindern. Die Einrichtung ist vergleichsweise einfach, da ein Tastsensor automatisch die Kalibrierung und ebene Ausrichtung der Grundfläche übernimmt. Der Benutzer muss lediglich die Z-Höhe manuell einstellen. Für optimale Ergebnisse sollte zudem beim ersten Aufbau mithilfe der integrierten Schraubfüße für eine waagerechte Aufstellung gesorgt werden.
Der 3D-Druck selbst erfolgt anhand von Objekt-Modellen, die in der Regel per CAD erstellt und in das gängige STL-Format exportiert werden. Diese Daten werden von der entsprechenden Software in einzelne Koordinaten aufgelöst, die der Druckkopf später abfahren muss. Für den Druck wird die ausgewählte Datei einfach per USB von einem Computer oder per TCP/IP 10/100-Schnittstelle übertragen. Selbst ein Speichermedium reicht dafür aus, da der DeltaTower auch über ein internes LCD-Panel und ein Dreh-Klick-Rad direkt am Gerät bedient werden kann. Über das Display hat der Bediener zudem alle wichtigen Parameter im Blick und kann jederzeit die Temperaturen des Druckers kontrollieren.
Kostengünstig fertigen mit verschiedenen Materialien
Gedruckt wird per Fused Deposition Modelling-Verfahren (FDM), das heißt, ein Filament des gewünschten Werkstoffs wird bei bis zu 295 °C aufgeschmolzen und über eine Düse schichtweise aufgetragen, um das Objekt aufzubauen. Die Düsen der verschiedenen DeltaTower-Modelle – Single wie Dual – haben Durchmesser von 0,35 mm bis zu 0,9 mm, einschließlich einer Duschbrause mit 7 mm x 0,40 mm für den schnellen 3D-Druck. Alternativ gibt es Düsen in weiteren Durchmessern, die unkompliziert getauscht werden können. Als Druckmaterial stehen verschiedene Stoffe zur Auswahl, darunter gängige Kunststoffe wie PA, ABS und PETG, aber auch medizinisch besonders interessante Werkstoffe wie Keramik oder das biokompatible und abbaubare PLA. „Die Haltbarkeit der damit hergestellten Teile ist je nach Material und Konstruktion gut bis sehr gut“, so Bauer.
Die Dicke der aufgetragenen Schicht lässt sich je nach Anspruch regeln, von 0,05 mm für sehr feine Details bis 0,5 mm für höhere Stabilität oder Produktionsgeschwindigkeit. Die Druckdauer richtet sich nach diesen Anforderungen an die Auflösung sowie nach der Größe und dem Material. „Man muss einige Versuche durchführen und Erfahrungen sammeln, bis man ein gutes Ergebnis erhält. Trotzdem ergibt sich insgesamt eine Erhöhung der Geschwindigkeit bei der Konzeption von neuen Produkten“, fasst der Entwickler bei Medi zusammen. „Außerdem bietet das FDM-Verfahren die kostengünstigsten Drucke, weshalb wir uns für diese Technik entschieden haben.“ Durch diese einfache Methodik – Fertigung direkt nach Modell ohne Nacharbeiten oder viel Abfall – lassen sich selbst kleine Stückzahlen bis hin zu Prototypen oder Nullserien wirtschaftlich herstellen, was beispielsweise auch patientenspezifische Anfertigungen erlaubt. I
Info & Kontakt
Picco’s 3D World GmbH Deggendorf Tel.: +49 991 3721390 www.piccos-3d-world.com
Mehr Informationen zum DeltaTower:
http://t1p.de/xfkk
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