Ultraleichte Fachwerk-Strukturen lassen sich mit einem 3D-Druck-Roboter herstellen. Entwickelt hat diesen ein Team aus Studierenden der Hochschule Ravensburg-Weingarten und der ETH Zürich. Dafür wird ein Druckkopf eingesetzt, der so genannte faserverbundverstärkte Kunststoffe ausdrucken kann. „Unser Verfahren ermöglicht es, Kunststoffstrukturen auszudrucken, die eine um den Faktor 20 höhere Steifigkeit aufweisen als konventionelle Kunststoffstrukturen bei gleichem Gewicht,“ sagt Martin Eichenhofer, der die dreiköpfige Projektgruppe leitet. Im Inneren des Druckkopfes werden dabei innerhalb weniger Sekunden Thermoplast- mit Carbonfasern verschmolzen. Nach dem Erstarren entsteht ein hochsteifer Fachwerkstab. Der Druckkopf selbst ist an einen Industrieroboter des Anbieters Kuka angebracht und kann sich flexibel in alle Richtungen drehen. Damit können die Stäbe auch diagonal in den Raum auf eine Platte gedruckt werden. Das Verfahren sei günstig, da weniger Material verbraucht wird als bei konventionellem 3D-Druck.
Hohe Prozessgeschwindigkeiten sollen schnelle Ergebnisse liefern. Trotz des geringeren Gewichts sei die Belastbarkeit des Materials sehr hoch. Ein rund 10 cm langes kranähnliches Druckstück, das aus zwei Deckplatten und einer Kernstruktur besteht, wiegt 28 g – kann aber eine Last von 280 kg aushalten. „Faserverstärkte Kunststoffe könnten damit in Zukunft in manchen Bereichen das Konkurrenzprodukt zu Metallen werden, denn sie wiegen viel weniger“, sagt Team-Mitglied Daniel Schupp.
Seit Mai 2015 fördert die Zeppelin Jugendstiftung das Projekt der Studierenden. Für eine Drohne haben die Studierenden beispielsweise Standfüße gedruckt, die um ein Vielfaches leichter sind als vergleichbare Teile im Handel.
Martin Eichenhofer, Gründer der Projektgruppe und mittlerweile Doktorand an der ETH Zürich, hat Pläne für die Zukunft: „Ich will mich selbstständig machen und Drucksysteme für Industrieanwendungen entwickeln“, sagt er. „Ich bin mir sicher, dass es in 20 Jahren 3D-Druck-Roboter geben wird, die autonom durch Industriehallen fahren und Metall-, Papier- und Kunststoffdruck perfekt kombinieren können – und damit Produkte, statt wie bisher nur als Prototypen, auch in Serie fertigen können.“
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