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3D-Druck

Drucker produziert komplettes Fahrzeugchassis

19. August 2013, 15:02 Uhr | Alfred Goldbacher

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Fortsetzung des Artikels von Teil 9

Unterwasserantrieb aus dem 3D-Drucker

Wer annimmt, man könne heute schon absehen, für welche Exponate 3D-Drucker künftig zum Einsatz kommen werden, wird sich täuschen. Beim Bau eines lautlosen Antriebssystems für Boote und Wassersportgeräte diente zum Beispiel der Oktopus deutschen Forschern als Vorbild. Diese zumeist auch als Tintenfische bezeichneten Meeresbewohner nehmen Wasser in ihrer Mantelhöhle auf und verschließen diese dann durch Zusammenziehen der Ringmuskeln. Anschließend pressen sie das Wasser mit hohem Druck durch einen Trichter heraus. Der dabei entstehende Rückstoß drückt den Oktopus in entgegengesetzter Richtung vorwärts. Durch Verändern der Trichterstellung kann der Krake gezielt seine Fortbewegungsrichtung steuern.

Dieses intelligente Rückstoßprinzip stand Forschern des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA beim Entwickeln eines Unterwasserantriebs Pate: Dieser besteht aus vier elastischen Kunststoffbällen mit einem mechanischen Innenleben, die Wasser pumpen und so für Vortrieb sorgen (siehe Bild).

Jeder Aktor beziehungsweise Kunststoffball verfügt über eine Öffnung, über die das Wasser angesaugt wird; ein Rücklaufventil verhindert den Rückfluss. Ein Hydraulikkolben zieht die integrierte Seilstruktur wie einen Muskel zusammen und presst so das Wasser aus dem rund 20 × 6 cm2 großen Ball heraus. Der Hydraulikkolben wiederum wird durch eine Motorpumpe bewegt. Dieser Unterwasseraktor eignet sich, um kleine Boote präzise zu manövrieren. Im Gegensatz zu Schiffspropellern ist er allerdings geräuscharm, auch können sich Fische nicht verfangen.

Der besagte Antrieb wird in einem Arbeitsgang per 3D-Druck gefertigt. Um dessen komplexe innere Geometrie formlos mit einem weichen Kunststoff herstellen zu können, entschieden sich die Forscher für das generative Fertigungsverfahren Fused Deposition Modeling, kurz FDM. Als Ausgangsmaterial verwendet das Forscherteam thermoplastischen Kunststoff wie Polyurethan, da dieser sehr flexibel ist. Der so hergestellte Unterwasserantrieb hält extremen Drücken stand, ohne zu brechen. Selbst nach starker Belastung nimmt er seine Ursprungsform wieder an.