Pulver-3D-Drucker für daheim

Mit dem Pwdr Model 0.1 gibt es einen weiteren 3D-Drucker, der sich für die Fabrikation auf dem eigenen Schreibtisch anbietet. Alex Budding hat das Open-Source-Gerät an der Universität Twente (Niederlande) entwickelt und vergangene Woche auf Thingiverse veröffentlicht. Bisher setzen 3D-Drucker für zu Hause (Test in der aktuellen c't Hardware Hacks) auf das Fused-Depositing-Modeling-Verfahren (FDM) und pressen einen erhitzten Plastikschweißdraht durch eine Düse. Aus dem halbflüssigen Kunststoff werden dann Schicht für Schicht die Objekte aufgebaut.

Pwdr ist der erste professionelle Eigenbau, der mit einem anderen Verfahren arbeitet. Die am MIT entwickelte Fertigungstechnik wurde bisher nur bei Profi-3D-Druckern wie etwa von Z Corp eingesetzt. Dabei füllt der Drucker den Bauraum im Gerät Schicht für Schicht mit einem Pulver und verklebt selektiv die Teile, die später zum Objekt gehören, mit einem Bindemittel. Mit Pwdr gedruckte Objekte stecken nach der Fertigung in einem Quader aus losem Gipspulver und müssen aus diesem "Sandkasten" zunächst wieder ausgebuddelt werden.

Derzeit existiert nur ein Exemplar des Pwdr Model 0.1, die Maschine von Alex Budding. Er hat sie an der Uni Twente im Rahmen seiner Abschlussarbeit in Maschinenbau entworfen und gebaut. In seinem Schwerpunkt "Design Engineering" geht es um die Erforschung neuer Entwicklungsmethoden. Da Rapid Prototyping viele Designprozesse verändert, hatte er sich entschlossen, selbst einen 3D-Drucker zu konstruieren und bewusst die Leerstelle Pulverdruck zu besetzen. Dass alle Konstruktionspläne und Programmteile über Open Source verfügbar sein sollten, gehört für Budding dazu: "Ich hoffe, dass mit der Veröffentlichung auf Thingiverse auch andere Menschen dazu inspiriert werden, eine Pwdr-Maschine nachzubauen und die Entwicklung weiterzubringen."

Wie zahlreiche andere 3D-Drucker setzt Pwdr auf eine Konstruktion aus Metallstangen, Antriebsriemen und lasergeschnittenen Acrylteilen. Ein Arduino steuert mit einer eigens entwickelten Zusatzplatine (Shield) die Schrittmotoren und den Druckkopf. Die Druckvorbereitung am PC erledigt ein Processing-Skript. Processing ist eine Java-ähnliche Programmiersprache und Entwicklungsumgebung, die vor allem im künstlerischen Bereich eingesetzt wird. Die Pwdr-Skripte sind auf GitHub abgelegt, alle Konstruktionspläne bei Thingiverse.

Alex Budding hat mit seinem Drucker bisher zwei Materialien verarbeitet: Das kommerziell vertriebene Pulver ZP131, das Z Corp in seinen Druckern einsetzt und das hauptsächlich aus Gips besteht, sowie die keramische Verbindung Aluminiumoxid. Da das Bindemittel bei Pwdr über eine herkömmliche HP-Druckerpatrone abgegeben wird, sind die ersten Drucke auch tatsächlich mit schwarzer Druckertinte entstanden. Nach der Feinabstimmung wurde die Tinte durch eine Mischung aus Wasser und 20 Prozent Alkohol ersetzt. Der Alkohol sorgt dafür, dass die Druckdüsen der Patrone nicht verstopfen.

Das Objekt aus Aluminiumoxid, eine Keramik-Membran, hat Budding nach dem Druck in einem Ofen gebrannt (gesintert). Leider ist das Material mit einem Preis von 300 Euro/kg zu teuer für den Heimbedarf. Mit dem Pwdr sollen sich aber auch billigere Materialien verarbeiten lassen: Kandidaten dafür sind handelsüblicher Gips, Stärke, Zucker sowie andere keramische Pulver. Im Prinzip lässt sich jeder pulverförmige Stoff nutzen, sofern es ein taugliches Bindemittel gibt.

Budding hofft, dass Pwdr bis zum Ende des Jahres außerdem das SLS-Verfahren beherrscht: Beim "selektiven Lasersintern" verfestigt ein Laserstrahl und kein Bindemittel die jeweils oberste Pulverschicht. Außer Metall- und Keramikpulvern kann man mit diesem Verfahren auch Polyamid (Nylon) verarbeiten. (phs)