3D Print Engine - IMK Engineering – Ingenieurbüro für Mechatronik und Kybernetik Dr. Bruns

Direkt zum Seiteninhalt

Hauptmenü:

Referenzen
Referenzen  3D Print Engine
Das Ziel eines Projekts mit der 3d-figo GmbH war die Entwicklung einer Software, mit der 3D-Modelle im STL-Format eingelesen und verarbeitet werden können. Zur Verarbeitung zählt dabei insbesondere die Zerlegung („Slicing“) des 3D-Modells in eine Folge von 2D-Schichten, die sukzessive und automatisch gedruckt werden. Für den eigentlichen Druckvorgang wurde eine Anbindung an einen XAAR-Druckkopf, der im konkreten Fall für den 3D-Druck im Pulverbettverfahren (3DP) verwendet wird, implementiert. Die Anbindung nutzt dabei die Funktionalitäten der XAAR-API (Scorpion-DLL).
Für die Realisierung der Software mussten damit, neben der Schaffung von Konfigurations- und Visualisierungsmöglichkeiten, im Wesentlichen die 3 folgenden Aufgaben bearbeitet werden.
  • Programmierung eines STL-Parsers für das Einlesen von 3D-CAD-Modellen im STL-Format (ASCII- und Binärformat)
  • Algorithmische Entwicklung und Implementierung eines „3D-Slicers“ für die Bildung von 2D-Schnitten durch ein 3D-CAD-Modell
  • Entwicklung und Implementierung einer „Zustandsmaschine“, die mittels XAAR-API die 2D-Druckinformationen an den XAAR-Druckkopf übermittelt, den Druck initiiert sowie den Druckfortschritt überwacht. Nach Beendigung des Drucks einer Schicht wird der „Slicer“ automatisch um eine Schichtdicke „verschoben“, das „2D-Bild“ für den Druck der nächsten Schicht ermittelt sowie der Druck der nächsten Schicht freigegeben.
Quasi als „Nebenprodukte“ sind noch ein auf Open-GL basierender „3D-Model-Viewer“ (3D-Explorer), der auch im folgenden Video zu sehen ist, sowie ein XML-Viewer/-Parserentstanden. Das Video gibt einen groben Überblick über die wesentlichen Funktionalitäten und Module der Software.
3D-Druck
Beim 3D-Druck werden dreidimensionale Werkstücke schichtweise aufgebaut. Der Aufbau erfolgt computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen (CAD-Modell). Während oder nach dem Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt. Typische Werkstoffe für das 3D-Drucken sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle. 3D-Drucker werden in der Industrie und der Forschung eingesetzt. Daneben gibt es auch Anwendungen im Heim- und im Unterhaltungsbereich sowie in der Kunst. Der 3D-Druck zählt zu den sogenannten generativen bzw. additiven Fertigungsverfahren.
(Quelle: Wikipedia)
STL-Schnittstelle
Die STL-Schnittstelle (STereoLithography) ist eine Standardschnittstelle vieler CAD-Systeme. Sie stellt geometrische Informationen dreidimensionaler Datenmodelle bereit für die Fertigung mittels generativer Fertigungsverfahren oder Rapid Prototyping-Anlagen.

(Quelle: Wikipedia)
Video: IMK 3D Print Engine, ein kurzer Funktionsüberblick

Folgeprojekt "Anti-Bleed"
Beim „Binder Jetting“, einem speziellen Pulververfahren, wird auf die jeweilige Schicht des Pulvermaterials ein Bindemittel aufgetragen. Die Druckköpfe, die dieses Bindemittel gezielt auf der Pulverschicht verteilen, arbeiten ähnlich wie ein gewöhnlicher Tintenstrahldruckkopf. Häufig wird Gips als Baumaterial eingesetzt, es gibt aber inzwischen auch eine Vielzahl anderer Materialien, wie bspw. Kunststoff, Keramik und Metall, die mittels „Binder Jetting“ verarbeitet werden können.
Ein häufiges Problem beim Auftragen des Bindemittels stellt das sogenannte „Ausbluten“ (Bleeding) dar, das an den Übergängen zwischen bedruckten und unbedruckten Bereichen auftritt. Das Bindemittel diffundiert dann in Bereiche, die eigentlich kein Bindemittel aufnehmen sollen, was zu Qualitätseinbußen am gedruckten Objekt führt. Wenn man mit einem Tintenfüller auf Löschpapier schreibt, tritt derselbe Effekt besonders ausgeprägt auf. Mit der neuen „Anti-Bleed“-Funktionalität der „IMK 3D Print Engine“ lassen sich diese Randbereiche vollkommen flexibel (Anzahl der Übergangsbereiche und Druckintensität je Übergangsbereich) so konfigurieren, dass durch den Druckkopf dort weniger Bindemittel aufgetragen und damit eine unerwünschte Diffusion signifikant vermindert wird. Je heller im zum Druckkopf übertragenen Bitmap ein Pixel dargestellt wird, desto weniger Bindemittel wird durch den Druckkopf an der entsprechenden Stelle bzw. durch die entsprechende Düse des Druckkopfes aufgetragen. Auf diese Weise lässt sich die Qualität der additiv gefertigten Produkte signifikant steigern!

Folgeprojekt Druckersteuerung

Aktuell wird in einem Verbundprojekt an einer Druckersteuerung für hochdynamisches und hochpräzises 3D-Drucken gearbeitet. Dabei zeichnet das IMK verantwortlich für die Entwicklung der Steuerungssoftware und einer modularen Steuerungshardware sowie für die Anbindung des mechanischen Grundsystems über entsprechende Sensoren und Aktoren.


Druckdaten OHNE Anti-Bleed

Druckdaten MIT Anti-Bleed

Modulare Steuerungshardware mit Motortreibern für bis zu 6 Achsen im "Piggyback"-Design
 
Suchen
Zurück zum Seiteninhalt | Zurück zum Hauptmenü