Neue Impulse für den 3D-Pellet-Druck

Das patentierte Voxelfill-Verfahren von AIM3D überwindet inhomogene Festigkeiten von 3D-Bauteilen in X-, Y- und Z-Achse. Voxelfill erschliesst für 3D-Bauteile Zugfestigkeitswerte, die an die mechanischen Eigenschaften konventioneller Verfahren wie das Spritzgiessen heranreichen. Für die Implementierung von Voxelfill auf den Anlagen ExAM 255 und ExAM 510 entwickelt AIM3D derzeit eine «hauseigene» SlicEx-Slicing-Software, die dieses Jahr zur Markteinführung ansteht. Der Software-Entwicklungspartner Create it REAL bietet für 3D-Baujobs mit Voxelfill ein Plug-in für höhere Zugfestigkeiten an. Die Slicer-Tools von Create it REAL sind auch für industrielle Anwender der Filament-Extrusionstechnologie verfügbar. Zur schnellen Marktpenetration kündigte Create it REAL auch für das Consumer-Segment attraktive Preismodelle an.

Voxelfill-Slicer für 3D-Filament-Drucker
AIM3D und Software-Entwicklungspartner Create it REAL haben strategisch beschlossen, die Vorzüge der Voxelfill-Strategie zur Ausnutzung höherer Zugfestigkeiten nicht nur Anwendern von AIM3D-Anlagen (ExAM 510 und ExAM 255) zu bieten, sondern auch industriellen Anwendern von 3D-Filament-Anlagen (FFF-Drucker). Der REALvision-Pro Slicer mit Voxelfill- aka «Strong-Print»-Strategie von Create it REAL erschliesst damit ein breites Spektrum möglicher industrieller Anwendungen. Das Preismodell des REALvision-Pro Slicers richtet sich aber nicht nur explizit an Industriekunden, sondern ist auch für Consumer-Anwender erschwinglich.
Create it REAL bietet Anwendern zwei Plug-ins: Voxelfill und eine weitere Optionen zur Steigerung der Bauteilfestigkeiten. Dies vermarktet Create it REAL als «Strong Print»-Strategie. Mit «Strong Print» können einzelne Plug-in als Monats-Lizenz durch Nutzer gebucht werden, um diese dann nach Bedarf separat oder auch in Kombination zu nutzen. Der Anwender kann genau die Module auswählen, die für sein leistungsfähiges 3D-Bauteil benötigt werden. Im Regelfall wird das Slicing mit REALvision Pro genutzt, wodurch der Anwender immer die aktuellste Version der Plug-ins nutzen kann. Das Preismodell des REALvision-Slicer von Create it REAL richtet sich dabei nicht nur an Industriekunden, sondern ist mit 4,38 EUR/Monat auch für das Consumer-Segment preislich attraktiv. Laut Aussage des Unternehmens ist eine hohe Verbreitung des Slicer REALvision Pro Slicers relevanter als eine höhere Preisstellung, um das Tool und seine Plug-in kontinuierlich durch neue Anwendungen im Markt auf dem neusten Stand der Technik weiterzuentwickeln.

Neue Potenziale erschliessen
Die neusten Slicer-Versionen mit «Strong Print»-Strategien erweitern Bauteilcharakteristika und bieten neue Optionen im Reengineering. Im Zuge der Rapid.Tech 2025 in Erfurt wurde im RTE-Journal das Paper «Approach for Mechanical Isotropic Material Extrusion Printing» veröffentlicht – download mittels Link. Diese Publikation beleuchtet den zugfestigkeitssteigernden Effekt von Voxelfill auf wissenschaftlichem Niveau. Diese Studie stellt einen neuen Ansatz zur Verringerung der anisotropen Materialeigenschaften bei Bauteilen aus dem Materialextrusionsverfahren (MEX) vor. Dargestellt wird die Voxelfill-Methode, die statt der üblichen schichtweisen Ablage eine volumetrische Kammerfüllung vollzieht.
Ziel ist es, isotrope Eigenschaften zu erreichen – auch bei faserverstärkten Kunststoffen. Untersucht wurden die mechanischen Eigenschaften von PETG-Proben mit 30 Prozent Glasfaseranteil. Im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren konnte die Anisotropie deutlich von 56,71 auf 13,47 Prozent reduziert werden.

Wichtiges Werkzeug beim 3D-Drucken
Ein Slicer ist eine Software, welche für die Bauteilgüte im 3D-Druck absolut entscheidend ist. Die Bezeichnung «Slicer» steht, ins Deutsche übersetzt, für «Hobel» oder «Schneider». Ein Slicer fragmentiert 3D-Objekte in viele dünne Schichten, die anschliessend Schicht für Schicht gedruckt werden. Für jede Schicht wird aus STL-Ausgangsdaten ein sogenannter G-Code angelegt. Der G-Code ist ein standardisierter Code, der dem 3D-Drucker sämtliche Parameter für Achsenbewegung, Temperierung und Materialdosierung bereitstellt. Zusätzlich zum Fragmentieren und Umwandeln in G-Code bieten Slicer oft noch weitere Funktionen: Das Generieren von unterstützenden Strukturen (Support), die Variation von Temperatur und Belüftung, das Drucken mit mehreren Farben oder Materialien sowie weitere Einflussnahmen auf den Bauteilprozess. Der Software-Entwickler Create it REAL bietet Slicing online (REALvision Online = RVO) oder als Download-Software Realvision Pro beziehungsweise SlicEx für Anwender der Voxelfill-Strategie auf 3D-Granulat-Drucker von AIM3D an. Darüber hinaus sind weitere Plug-in-Module für den REALvision-Pro Slicer erhältlich. Nutzer von 3D-Filament-Druckern können mithilfe des «Strong Print»-Slicing von Create it REAL die mechanischen Eigenschaften ihrer 3D-Bauteile signifikant steigern.

High Performance Upgrade
Create it REAL und AIM3D entwickeln die Funktionen im SlicEx-Slicer kontinuierlich weiter. Zu den Projekten zählen die lokale Verwendung der Voxelfill-Strategie durch sogenannte Modifier (Modifikatoren). Dies ermöglicht Kombinationen mit anderen Infill-Typen. Zudem arbeiten die Unternehmen an der Optimierung der Dual-Druck-Eigenschaften, um Füllmaterial und restliches Baumaterial bauteilgerecht variieren zu können. Diese Entwicklungen wurden im 4. Quartal 2025 in eine Beta-Version des SlicEx-Slicer einfliessen, welche vornehmlich durch Kunden von AIM3D getestet werden.
Das Jahr 2025 stand für AIM3D ganz im Zeichen der Effizienzsteigerung des 3D-Extrusionsdruck-Prozesses. Der 3D-Druck mit Granulat auf den AIM3D-Druckern ExAM 255 und ExAM 510 erreicht inzwischen Bauteilqualitäten und Prozessstabilitäten, die es ermöglichen Bauteile aus etablierten Materialien zu fertigen, die keiner oder nur geringer Nachbearbeitung bedürfen. Mit der Voxelfill-Strategie werden nun Zugfestigkeitswerte erreicht, die an Parameter des klassischen Spritzgiessens mit faserverstärkten Werkstoffen heranreichen. Um die Wirtschaftlichkeit der Produktion von Teilen im 3D-Druck mit Granulaten noch weiter zu optimieren entwickelte AIM3D ein sogenanntes «High Performance Upgrade» für die Anlagen ExAM 255 und ExAM 510. Clemens Lieberwirth, CTO bei AIM3D: «Das High Performance Upgrade umfasst zwei Optimierungsmodule: Zum einen «Input Shaping», als Filter der Beschleunigung der Achsen, was die Bauteilqualität bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten erhöht und eine «Extruder Pressure Control» für verbesserte Dosierung und höhere Bauteilgüte.» Das High Performance Upgrade steht für alle im Markt befindlichen Anlagen und Neuanlagen von AIM3D zur Verfügung.

Erhöhte Aufbaugeschwindigkeiten und verbesserte Dosierung
Integration von «Input Shaping» auf Basis der industriellen SPS-Steuerung der Anlagen ExAM 255 und ExAM 510 war ein Ansatz des High Performance Upgrade um höhere Aufbaugeschwindigkeiten eines Bauteils zu ermöglichen und Schwingungen zu reduzieren. Beim «Input Shaping» kommt ein Bandpass-Filter auf die Stellgrösse Beschleunigung der Achsen als Vorsteuerung zum Einsatz. Dies eröffnet nicht nur höhere Geschwindigkeiten im Bauteilaufbau (Aufbaurate), sondern erzeugt auch deutlich glattere Kanten des Bauteils, da das «Nachschwingen» der Achsen reduziert wird.
Das Optimierungsmodul «Extruder Pressure Control» regelt die Vorsteuerung des Extruders. Das Modul passt das nicht-lineare Verhalten des Schneckenextruders noch besser auf die vom Slicer vorgegebenen Werte an. Damit reagiert der Extruder flexibler auf Geschwindigkeitsänderungen im Druckprofil eines Baujobs. Gleichzeitig verbessert sich die Extrusionsqualität deutlich: Materialanhäufungen werden in den Ecken reduziert, was die Kantenschärfe der Bauteile verbessert. Zudem werden Lücken beziehungsweise Lunker im Inneren des Bauteils vermieden, was die ohnehin hohe erreichbare Dichte von Bauteilen aus einem 3D-Pellet-Drucker noch einmal verbessert. Gerade für Anwendungen mit Hochleistungswerkstoffen und gefüllten Materialien im Luft- und Raumfahrtbereich, aber auch beispielsweise in medienführenden Bereichen in Automotive, bietet die optimierte Steuerung des Extruders Steigerungen der Bauteilgüte.

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