Additive Fertigung: Der Drucker, der sich selbst herstellt

Im rasch wachsenden Markt der 3D-Drucker hat die Marke Reprap einen besonderen Ruf. Denn Reprap ist kein Hersteller und kein Unternehmen, sondern – wenn man so will – ein „Open-Source“-Projekt oder eine frei im Internet verfügbare Grundkonstruktion, die von möglichst vielen Anwendern genutzt werden soll.

Gleiche Basiskonstruktion, aber unterschiedliche Ausführung

Die Idee stammt von dem englischen Professor Adrian Bowyer. Er entwickelte 2006 einen 3D-Drucker, der die Kunststoffteile, die man für seinen Bau benötigt, selbst herstellen kann: den sich selbst replizierenden Drucker oder, auf Englisch „Replicating Rapid Prototyper“, kurz RepRap. Die Konstruktionsdaten und -zeichnungen veröffentlichte er im Internet. Sein Ziel: Möglichst viele Anwender sollen den 3D-Drucker bauen und ihn auch weiterentwickeln.
Dieses ungewöhnliche Konzept hat Erfolg und zieht weiter Kreise. Es führt dazu, dass die RepRaps in verschiedenen Ländern zwar die gleiche Basiskonstruktion nutzen, aber in ihrer Ausprägung durchaus unterschiedlich sind.

Schnell und hochpräzise

Die von Benjamin Krux/Reprap Austria entwickelte zweite Generation des xBot (Bild 1) überzeugt schon auf den ersten Blick durch das solide Aluminiumgehäuse in perfektem Finish. Wichtiger sind aber die Präzision und das Arbeitstempo, und beide sind beachtlich, wie der Entwickler erläutert: „Der xBot druckt mit einer Genauigkeit von bis zu 2/100 Millimeter. In der Praxis reicht aber meist ein Aufbau aus 1/10 Millimeter dicken Schichten. Und weil wir das Gewicht der sich bewegenden Teile auf ein Minimum reduziert haben, erreicht der Drucker eine sehr hohe Geschwindigkeit ohne Vibrationen.“

Linearführungen für das präzise Positionieren

Hierfür verantwortlich sind neben dem geringen Eigengewicht des Druckkopfs auch die hochwertige Antriebstechnik und die stabile, hochpräzise Führung von Druckkopf und Druckbett. In der X- und Y-Achse werden igus-Linearführungen verwendet, und für das präzise Positionieren des Druckbetts in der Z-Achse sorgen zwei parallel laufende Spindelantriebe aus dem igus-drylin-Programm, die von Schritt­motoren angetrieben werden (Bild 2 und Bild 3).

Antriebskomponenten aus dem igus-Baukasten

Benjamin Krux wählte Flansch-Trapezgewindemuttern vom Typ drylin JFRM mit einer 10 x 2-Millimeter-Trapezspindel (Bild 4). Die Trapezgewindemuttern werden aus dem Hochleistungs-Polymer iglidur J gefertigt, das dank „eingebautem“ Schmierstoff über hervorragende Gleiteigenschaften bei geringster Reibung verfügt. Dieses Antriebskonzept bringt beste Voraussetzungen für vibrationsfreies, schnelles Verfahren und präzises Positionieren mit.

An den vier Eckpunkten des Druckbettes sind nicht angetriebene Führungen abgebracht, und auch im Verborgenen kommen Antriebselemente aus dem igus-Baukasten zum Einsatz: Die Vertikalführungen für das Heizbett verfahren über drylin-R-Lineargleitlager vom Typ RJUM-01, bei denen ein geschlossener anodisierter Aluminiumadapter, dessen Abmessungen dem Standard für Kugelumlaufbuchsen entsprechen, mit einer Gleitfolie aus iglidur J kombiniert ist (Bild 5).

Für anspruchsvolle Anwender´

Mit dem xBot zielt Benjamin Krux auf anspruchsvolle Privat-Anwender sowie Schulen, Universitäten und die Industrie: „Der Drucker ist nicht nur schnell und präzise, sondern auch hochwertig und langlebig. Er kann verschiedene Materialien verarbeiten – vom kompostierbaren PLA über den Standardwerkstoff ABS bis zu flexiblen Materialien wie Nylon und gummiartige Kunststoffe. Die Konstruktion ist solide, und alle wesentlichen Komponenten werden in Österreich oder Deutschland hergestellt.“

Hochleistungspolymere ermöglichen individuelle Formgebung

Trotz dieses hohen Qualitätsanspruchs gehört es zum Selbstverständnis von Reprap, günstige 3D-Drucker anzubieten: Schließlich sollen viele Anwender die Vorteile der generativen Fertigung nutzen. Auch das ist für Benjamin Krux ein Grund, igus-Komponenten und andere kostengünstige Standardzulieferteile einzusetzen. Kennengelernt hat er das Unternehmen übrigens fast vor Ort, auf der Messe „Automation“ in Linz. Nur 30 Kilometer davon entfernt, in Neuhofen/Krems, befindet sich der Firmensitz von RepRap Austria (Bild 6).

„Man wird 3D-Drucker so einsetzen wie den PC“

Mit der Konstruktion und der Positionierung des xBot als hochwertiger und solider, aber dennoch kostengünstiger 3D-Drucker stößt Benjamin Krux auf rege Nachfrage. Aktuell hat er zum Beispiel ein „Offenes Technologielabor“, das mehrere Schulen in Vorchdorf/Österreich eingerichtet haben, mit acht xBots ausgestattet. Er ist überzeugt: „In wenigen Jahren wird man 3D-Drucker so einsetzen wie heute den PC.“ Davon wird dann auch ein relativ neues Geschäftsfeld von igus profitieren: Die Hochleistungspolymere aus dem iglidur-Programm sind als Filamente lieferbar, die von 3D-Druckern wie eben dem xBot zu Konstruktionselementen in einer individuellen Formgebung verarbeitet werden können. (anm)