Zeitschrift für Elektrotechnik und Elektronik

Nutzung robotergestützter additiver Fertigung zur Gestaltung von Gittergeometrien aus extrudierten Biopolymeren

Cesar Bacca, Ernesto CordobaNieto, Bibiana Vallejo

Im Rahmen der Forschung zur Entwicklung eines additiven Roboterherstellungsverfahrens wurden rechteckige Prismen aus einem Biopolymer hergestellt, das aus Wasser, Glycerin und Maisstärke besteht. In einem ersten Schritt wurden experimentelle Prüfstände eingerichtet, um die Extruderkomponenten auszuwählen und auch die Rohstoffkombination zu definieren: Stärkeanteil (15 %, 20 % und 25 %) und Glycerinanteil (0 %, 15 % und 30 %). Das Material wurde bei zwei Druckstufen und fünf Extrudergeschwindigkeitsstufen extrudiert, wodurch Extrusionsgeschwindigkeitsbereiche, die Rate des extrudierten Materials und der Extrusionsdurchmesser des Materials ermittelt wurden. In einem zweiten Schritt wurden diese Parameter angepasst, um die Positionierung des extrudierten Materials mittels einer 8DOF-Roboterplattform zu steuern und so Abdrücke mit gitterartigen Formen und Topologien zu definieren. Schließlich wurden die hergestellten Teile nach Erhalt dimensional und mechanisch durch Kompression charakterisiert. Die potenzielle Verwendung der stärksten Mischung wurde ausgewählt, um einen Modellwirkstoff für Arzneimittel zu laden, was eine geringe Veränderung der mechanischen und geometrischen Auswirkungen des endgültigen Geräts zeigte.