Mit dieser neuen Technologie können Systeme aus unterschiedlichen Materialien in einem einzigen Durchgang gedruckt werden, teilte die ETH Zürich mit. Bisher waren für die Herstellung komplexer Systeme mühsame Montage-Prozesse erforderlich. Mit der neuen Technologie werden die Systeme komplett zusammengesetzt gedruckt. Dies eröffnet laut der Hochschule völlig neue Möglichkeiten für die Robotik. Als Beweis haben die Forschenden mehrere Roboter gedruckt, darunter auch eine Roboterhand. Schicht für Schicht wurde sie aus Kunststoffen mit unterschiedlicher Elastizität gedruckt.

Langsam härtende Polymere

Der neue Ansatz verwendet langsam härtende Polymere für den 3D-Druck. Diese haben sehr gute elastische Eigenschaften und kehren nach einer Biegung viel schneller in den Ausgangszustand zurück als bisher verwendete Polyacrylate. Ausserdem lässt sich ihre Steifigkeit sehr fein einstellen.

«Mit den schnell härtenden Polyacrylaten, die wir bisher beim 3D-Druck verwendeten, hätten wir diese Hand nicht herstellen können», so Thomas Buchner, Erstautor der Studie.

Druckprozess wurde angepasst

Um den 3D-Druck mit langsam härtenden Polymeren zu ermöglichen, mussten die Forschenden Anpassungen vornehmen. Herkömmliche 3D-Drucker tragen Material schichtweise auf und härten es sofort aus. Dabei entstehen Unebenheiten. Diese werden mit speziellen Vorrichtungen nach jedem Härtungsschritt abgeschabt.

Langsam härtende Polymere würden diese Abschabvorrichtungen aber verkleben. Deshalb entwickelten die Forschenden einen 3D-Laser-Scanner, der das Profil der gedruckten Schichten erkennt. Ein Feedback-Mechanismus gleicht diese beim Druck der nächsten Schicht aus, indem er nötige Anpassungen der zu druckenden Materialmengen berechnet.