Der Trick ist, mit der dabei genutzten wärmeempfindlichen Tinte nur in Graustufen zu drucken. Wie sich zeigt, liefert das leichtere Objekte, die mit der richtigen Tintenmenge dennoch stabiler ausfallen als bisher. Das könnte beispielsweise für die Luft- und Raumfahrt oder die Automobilindustrie interessant sein, so die Wissenschaftler.

HSS ist ein 3D-Druck-Verfahren, bei dem ein Kunststoff-Pulver mittels wärmeempfindlicher Tinte unter Infrarot-Licht geschmolzen und so schichtweise in die gewünschte Form gebracht wird. «Bislang haben alle HSS-Arbeiten 100 Prozent schwarz gedruckt, aber das liefert nicht die besten Ergebnisse», meint nun Neil Hopkinson, Professor für Fertigungstechnik an der University of Sheffield. Denn die genutzte Tintenmenge - also praktisch die Graustufe - verändert Dichte und Festigkeit eines Objekts. Wie die Forscher zeigen konnten, lassen sich möglichst harte Gegenstände tintesparender herstellen als bisher.

Vorteile für die Fertigung

Es scheint vielleicht naheliegend, dass möglichst viel Tinte optimale 3D-Druckergebnisse liefert. Doch zeigt sich, dass es beim HSS eine Graustufe gibt, bei der Gegenstände möglichst sparsam optimal hart werden. Die Forscher konnten zudem zeigen, dass sie durch Veränderung der Tintenmenge die Dichte des gedruckten Materials um bis zu 40 Prozent verändern können. Das sollte ermöglichen, Gegenstände zu drucken, die eine sehr dichte Aussenhülle und ein möglichst leichtes Inneres haben.

Bislang hatte man beim 3D-Druck stets durch Änderungen der Form versucht, Gegenstände bei gleichbleibender mechanischer Belastbarkeit leichter zu machen. «Drucken in Grauskala wird uns erlauben, stattdessen das Material zu optimieren, in einem Prozess, der für kommerzielle Fertigung geeignet wäre», betont der Wissenschaftler. Ein weiterer Vorteil wäre, dass Teile aus nur einem Material, die intern ihre Dichte verändern, leichter zu recyceln wären als Komposite.

Neue Schuhsohlen

Hopkins zufolge könnte der 3D-Druck mit variabler Dichte für Sportschuhe interessant sein. Diese nutzen aktuell oft Sohlen, die aus Schaumstoffen mit zwei unterschiedlichen Dichten bestehen. In Zukunft könnten solche Schuhsohlen womöglich einfach aus einem Material gedruckt werden. Die Möglichkeit, sehr leichte Bauteile mit möglichst hoher Festigkeit zu erzeugen, wäre wiederum offensichtlich interessant für Anwendungen im Bereich Luft- und Raumfahrzeuge sowie bei Autos.

(bert/pte)