Extruderventil mit integrierter Kühlung für FDM-Drucker

Entwicklungsziel war, einen Druckkopf (Extruderventil) für einen FDM-3D-Drucker auf Durchsatz und Druckgeschwindigkeit hin zu optimieren.

Der verwendete Ansatz zielt auf eine optimierte Abgrenzung zwischen heissem Aufschmelzbereich und kühlem Zuführbereich des Filaments innerhalb des Druckkopfes ab. Das heisst, der Bereich, in welchem das zugeführte Filament aufgeschmolzen wird, soll thermisch möglichst scharf vom kühlen Zuführbereich abgegrenzt werden. So wird verhindert, dass das Filament sich nicht schon beim Zuführen erwärmt und weich wird. Die damit erhaltene Steifigkeit und Härte des Filaments sorgt für eine höhere Zuführgeschwindigkeit und für bessere Druckverhältnisse innerhalb des Schmelzbereiches in der Düse und somit kann eine Leistungssteigerung (Druckgeschwindigkeit) beim Drucken erzielt werden. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass es zu weniger Verstopfungen des Filamentes kommt, da die Schmelzzone vom Zuführbereich scharf abgetrennt ist.

Eine solche integrierte Kühlung ist nur durch die additive Fertigung möglich. Zwei Prototypen wurden mittels selektiven Laserschmelzens in 1.4404 hergestellt und erfolgreich getestet.