Solar Sinter – 3D Druck mit der Kraft der Sonne

Markus Kayser ist ein erfolgreicher Absolvent der Royal Collage of Art in London. Von der Energie der Sonne fasziniert, hat er bisher zwei zukunftsträchtige Technologien entwickelt – den Sun Cutter, welcher das Licht der Sonne dazu nutzt, Objekte zu schneiden und den hier vorgestellten Solar Sinter. Obwohl die Entwicklung schon 2011 erfolgreich an einem Prototypen getestet wurde, lohnt es sich auch heute noch, Solar Sinter genauer unter die Lupe zu nehmen.

Solar Sinter von Markus Kayser
Solar Sinter von Markus Kayser – 3D Drucken in der Wüste (Quelle: markuskayser.com)

Wie funktioniert Solar Sinter?

Das Prinzip von Solar Sinter hat Markus Kayser am additiven Fertigungsprozess Lasersintern abgekupfert. Hierbei wird ein pulverförmiges Material auf einer Bauplattform Schicht für Schicht mit der Energie eines Lasers aufgebaut. Beim Solarsintern tritt die Energie der Sonne anstelle des Laserstrahls.

Der Solar Sinter besteht im Wesentlichen aus mehreren Baugruppen:

  • drehbare Profilkonstruktion
  • Sonnennachführung
  • Fresnel-Linse zur Bündelung und Fokussierung des Sonnenlichts
  • Druckplattform – in X-, Y- und Z-Richtung beweglich
  • Solarpanele
  • Batterie
  • Elektronik – steuert die Motoren der einzelnen Achsen an und verarbeitet den Maschinencode (G-Code)

Einsatz findet der 3D Drucker dort, wo Sonne und Sand im Überfluss vorhanden ist – also in den Wüsten unserer Erde. Ist die Maschine positioniert und ausgerichtet, kann sie völlig autark arbeiten. Möglich machen dies die zwei Solarpanele, die seitlich angebracht sind.

Wie bei den dreidimensionalen Druckverfahren üblich, wird auch beim Solar Sinter ein digitales Modell in Schichten geschnitten und daraus der Maschinencode erstellt.

Zuerst wird die Plattform manuell mit Sand gefüllt und dieser mit einer Rakel glatt abgezogen. Anschließend wird die Fresnel-Linse geöffnet und die erste Schicht des Modells abgefahren. Das fokussierte Licht entwickelt dabei eine Hitze von 1400-1600°C. Genügend, um den Quarzsand zu schmelzen, wodurch er sich zu Glas verfestigt.

Um immer mit der höchsten Effizienz zu arbeiten, dreht sich die ganze Konstruktion mit der Sonne mit. Dies wird mit der Sonnennachführung, die mit einem Lichtsensor arbeitet, geregelt.

Ist die erste Schicht gedruckt, wird die Plattform um eine Schicht nach unten gefahren. Jetzt wird wieder manuell Sand aufgebracht und anschließend kann die nächste Schicht gedruckt werden.

Wenn das Modell fertig ist, muss es noch abkühlen, bevor es vom überschüssigen Sand befreit werden kann. Alle Schritte, vom Aufbau des Druckers bis zum fertigen Modelle, siehst Du im folgenden Video.

Anwendungsgebiete von Solar Sinter

Im Video zeigt Markus beispielsweise ein abstraktes, ineinander geschwungenes Objekt sowie eine Schale, die er in der Wüste druckt. Vorstellbar sind jedoch auch Möbel, die mit der Kraft der Sonne geformt werden.

Schon von Beginn an, war jedoch das Ziel des Projektes, kleine Wüstenfabriken zu entwickeln. Aufgegriffen wurde die Technologie von den chinesischen Designern des Sand Babel Turms. Dies ist ein in sich verdrehter Wolkenkratzer in der Wüste. Gebaut werden soll er teilweise durch das Solarsinterverfahren von Markus Kayser.

Sand Babel Wolkenkratzer
Sand Babel Wolkenkratzer (Quelle: evolo.us)

Die Optik des Sand Babel Turms ist inspiriert von Tornados und Pilzfelsen, wie sie oft in der Wüste vorkommen. Das Skelett des Gebäudes soll ihm genügend Stabilität geben, um gegen die Naturgewalten in der Wüste standzuhalten. Im Inneren sollen einfache Wohnungen, wissenschaftliche Einrichtungen sowie Hotels für den Tourismus beherbergt werden.

Durch seine spezielle Netzstruktur auf dem Dach soll, bedingt durch den enormen Temperaturwechsel von Tag zu Nacht, Kondenswasser gesammelt werden. Über ein Röhrensystem wird dieses in den Boden des Sand Babel Turms geleitet. Dieses Röhrensystem ist ähnlich ausgebildet, wie bei den Wurzeln eines Baums.

Das Design von Sand Babel wurde an der diesjährigen eVolo 2014 Skyscraper Competition geehrt.

Markus Kayser entwickelt aktuell am Massachusetts Institute of Technology (MIT) Roboter, die selbstständig Häuser erstellen könnten.

Über Stefan Reinsprecht 148 Artikel
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