3D Betondrucker

Die Herstellung von dreidimensionalen Betonobjekten im Druckverfahren erfordert eine spezifische Software zur Steuerung des Druckroboters. Die BFH entwickelte einen solchen «Slicer» für die Firma Creabeton Matériaux.

Steckbrief

  • Lead-Departement Technik und Informatik
  • Institut Institut für Drucktechnologie IDT
  • Laufzeit (geplant) 01.11.2019 - 30.04.2022
  • Projektverantwortung Manuel Aeschbacher
  • Projektleitung Manuel Aeschbacher
  • Partner Creabeton Matériaux

Ausgangslage

3D-Drucken von dreidimensionalen Objekten aus Beton ist eine Herausforderung. Denn Beton hat ganz andere Eigenschaften als Kunststoffe oder Metalle: Er muss frisch angerührt und in möglichst flüssigem Zustand verarbeitet werden, soll sich nach dem Austritt aus der Druckerdüse aber rasch verfestigen, um von der darauffolgenden Betonschicht nicht verformt zu werden. Eine weitere Eigenheit des Betondrucks liegt darin, dass es schwierig ist, den Druckvorgang zu unterbrechen, weil dabei der Beton an der Austrittsöffnung schnell aushärtet und die Düse zerstören kann. Wegen dieser und weiterer Einschränkungen muss der Betondrucker mit einer Software gesteuert werden, die sich wesentlich von herkömmlichen «Slicern» für Metall- oder Kunststoffdrucker unterscheidet. Im Auftrag der Firma Creabeton Matériaux entwickelt das BFH-Institut für Drucktechnologie eine betonspezifische Slicer-Software.

Vorgehen

Die Aufgabe des Slicers besteht darin, aus dem digitalen Modell des zu druckenden Objekts die Fahrbefehle für den Roboter sowie andere Steuersignale zu generieren. Dazu muss zuerst das Modell virtuell in Scheiben geschnitten werden (engl. to slice). Jede Ebene besteht aus einzelnen Punkten welche sich in Polygonen zusammenfassen lassen. Jedes Polygon entspricht dabei einer geschlossenen Fahrspur des Roboters. Je mehr Polygone es pro Ebene hat, desto breiter wird das Druckobjekt. Sind alle Polygone pro Ebene abgefahren, wechselt der Roboter zur Nächsthöheren.

Lösung

Der von der BFH entwickelte Slicer ist die digitale Schnittstelle zwischen dem 3D-Modell und dem Druckroboter. Mit den CAD-Daten des Modells und unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften und weiterer Parameter plant er die Druckbahn und schickt die Steuerbefehle an den Druckroboter.

Creabeton Matériaux konnte bereits verschiedene Betonobjekte mit dem 3D-Drucker für Kunden herstellen. Interessant ist das Verfahren vor allem für Einzelstücke oder Kleinstserien, bei denen die aufwändige Herstellung einer Schalung den Stückpreis in die Höhe treiben würde.