Bachelorarbeit Maschinentechnik: Keramikdrucker V2.0

Maschinentechnik-Absolventen entwickeln 3D-Drucker für Keramikteile

In ihrer Bachelorarbeit im Studiengang Maschinentechnik haben Simon Furrer und Jan Züllig einen 3D-Drucker entwickelt, der Teile aus Keramik fertigen kann. Als Druckmaterial verwenden die Absolventen ein pulverförmiges Gemisch aus Keramik und Kunststoff. Letzterer verflüchtigt sich im anschliessenden Brennvorgang.

Der 3D-Drucker verwendet ein Gemisch aus Keramik und Kunststoff.
Simon Furrer (links) und Jan Züllig begutachten den Druckprozess.
Durch anschliessendes Erhitzen verschwindet der Kunststoff und übrig bleibt das Keramikteil.

Der Druckkopf trägt das erhitzte Granulat Schicht für Schicht auf; nach und nach entsteht auf der Glasplatte ein dreidimensionales Bauteil – soweit ein bekanntes Bild, wenn man es mit 3D-Druckern zu tun hat. Neu ist in diesem Fall allerdings das Druckmaterial: Das Gerät, das die Maschinentechnik-Absolventen Simon Furrer und Jan Züllig in ihrer Bachelorarbeit entwickelten, druckt die Teile aus einem Keramik-Kunststoff-Gemisch. Durch anschliessendes Erhitzen verschwindet der Kunststoff und übrig bleibt das Keramikteil. «Wir haben den Drucker nicht von Grund auf selber erfunden», sagt Simon Furrer bescheiden. In der Tat haben die Absolventen ein bereits bestehendes Gerät am ZHAW-Institut für Materials and Process Engineering (IMPE) als Grundlage verwendet. Das Problem: Der Drucker funktionierte bis anhin nicht einwandfrei, wie Dozent Dirk Penner vom IMPE erklärt: «Das bisherige Gerät hatte einige Mängel. Allen voran kam es immer wieder zu Verstopfungen, weil das Pulver zu früh geschmolzen war.»

«Wir haben den Drucker so aufgebaut, dass die Zuleitung des pulverförmigen Komposits nun vom heissen Teil des Geräts getrennt ist.»

Jan Züllig

Schneller, genauer und störungsfrei

Die beiden Absolventen im Studiengang Maschinentechnik nahmen sich im Rahmen ihrer Bachelorarbeit der Problematik an und konzipierten das Herzstück des Druckers neu. «Wir haben den Drucker so aufgebaut, dass die Zuleitung des pulverförmigen Komposits nun vom heissen Teil des Geräts getrennt ist», erklärt Jan Züllig. Auch den Druckkopf haben die Absolventen von Grund auf neu entwickelt und ausgiebig getestet. Ausserdem haben sie die Ansteuerung per Software vereinfacht. Das Ergebnis kann sich laut ZHAW-Dozent Stephan Koll sehen lassen: «Mit seiner modifizierten Ansteuerung und dem neu entwickelten Druckkopf arbeitet der 3D-Drucker nicht nur schneller, sondern auch genauer als das Vorgängermodell», so der Betreuer der Bachelorarbeit. «Und dank des überarbeiteten Aufbaus verläuft der Druckprozess nun absolut störungsfrei.» Des Weiteren haben Simon Furrer und Jan Züllig in ihrem Konzept die Möglichkeit berücksichtigt, zusätzlich einen zweiten Druckkopf zu bedienen. Damit haben die Absolventen den Grundstein für weitere Arbeiten an dem Gerät gelegt. «Ich kann mir gut vorstellen, dass künftig noch weitere Maschinentechnik-Studierende an dem Gerät arbeiten werden», sagt Simon Furrer. «Die Möglichkeiten sind längst noch nicht ausgeschöpft.»

Video zum Keramikdrucker V2.0

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