Bildungsforschung
“Wir nutzen den 3D‑Druck sehr viel. Er dient nicht nur zum Testen, wir verwenden ihn auch, um Teile herzustellen, die direkt in die Tunnel des Large Hadron Colliders gelangen.”
JKJonas KamppMechatronikingenieur am CERN
CERN
Die Geschichte lesenDie CERN-Fallstudie in Zahlen
CERN, die Europäische Organisation für Kernforschung, wurde 1954 gegründet und widmet sich der Erforschung der fundamentalen Teilchen, aus denen Materie besteht. Original Prusa Drucker sind in allen Abteilungen im Einsatz, und ein Teil dessen, was sie drucken, gelangt direkt in den Tunnel.
- über 12.000Menschen am CERN
- 27 kmder LHC-Ring
- 100 munterirdisch
1954Gründungsjahr
Das CERN wurde 1954 gegründet, um die Elementarteilchen zu erforschen, aus denen die Materie besteht, und hat seitdem mehrere Nobelpreise erhalten.
Eine 27 Kilometer lange Maschine, die die Erde in Bewegung hält
- ProblemDer Large Hadron Collider, 100 Meter unter der Erde vergraben und 27 Kilometer lang, ermöglicht es Wissenschaftlern, theoretische Vorhersagen in der Teilchenphysik zu testen. Angesichts der einzigartigen Größe und Lage ist die Aufrechterhaltung einer perfekten Ausrichtung für Experimente aufgrund der Erdbewegungen eine Herausforderung.
- LösungCERN-Ingenieure entwerfen und produzieren die Sensoren, Steuerungssysteme und Beschleuniger, um die Positionen der großen Magnete zu messen und anzupassen und so eine präzise Ausrichtung zu gewährleisten. Dank des Umfangs und der Komplexität ist es nur natürlich, dass alles maßgefertigt werden muss. Der 3D-Druck wird ausgiebig genutzt, nicht nur zum Testen, sondern auch zur Herstellung von Teilen, die direkt in den Tunneln installiert werden.
- WertDer 3D-Druck senkt die Kosten für Modelle, die direkt im LHC verwendet werden, und beschleunigt die Herstellung von Teilen für extreme Umgebungen.
Eine Perle, die einen Draht über eine Länge von 200 Metern trägt
- ProblemEntfernungen in einem kritischen Teil des LHC werden durch einen zerbrechlichen Draht gemessen, der 200 Meter überspannt. Viele Geräte verwenden zerbrechliche Glasfasern, die geschützt werden müssen, um scharfe Biegungen zu vermeiden, die die Fasern brechen und Signale stören könnten.
- LösungEine auf einem Original Prusa 3D-Drucker hergestellte Perle trägt den Draht und schützt ihn vor Beschädigungen. Drumherum schützen gedruckte Gehäuse und Führungen die Optik: Das FSI-Fotodetektionsmodul verfügt über eine gedruckte Komponente, die die optischen Fasern in ordentlichen Spulen organisiert, sodass sie niemals scharf gebogen werden.Gedruckt aufPrusa CORE One
- WertDies sind keine Modelle von Teilen. Es sind die Teile, im Tunnel, die die Messungen durchführen, gedruckt, weil in diesem Maßstab sowieso alles ein Einzelstück ist.
Im Kunststoff testen, bevor das teure Material eingesetzt wird
- ProblemNeue Komponenten für den LHC müssen gründlich getestet werden, um die Zuverlässigkeit der Werkzeuge zu überprüfen, bevor teurere Materialien verwendet werden.
- LösungDer 3D-Druck ist während der Testphase entscheidend. Ein erster Machbarkeits-Testdruck für einen Sensor des Hydrostatischen Nivelliersystems wurde erstellt, um das Design zu untersuchen. Ein Prototyp-Stecker für die Sensoren des Drahtpositionierungssystems ging denselben Weg. Gedruckte Schlauchverbinder werden maßgefertigt und bleiben leicht modifizierbar, eine Eigenschaft, die ein maschinell gefertigtes Teil in dem Moment verliert, in dem es existiert.Gedruckt mitPrusament PETG
- WertOft werden diese gedruckten Modelle sogar als Endprodukte verwendet. Es reduziert den Verbrauch teurer Materialien bei Prototypentests und produziert schnell Prototypen für den Endgebrauch bei risikoreichen Projekten.
Die Probe wechseln, ohne den Strahl abzuschalten
- ProblemDer CLEAR-Beschleuniger des CERN richtet einen Strahl auf Krebszellen für die Krebsbehandlungsforschung. Das Experiment erfordert schnelle Probenwechsel, und bei Strahlung im Raum hat die menschliche Sicherheit oberste Priorität. Das VITO-Projekt hat dasselbe Problem in einer anderen Form: flüssige Proben in einer Hochvakuumumgebung, wo das Öffnen und Schließen der Ausrüstung, um eine zu wechseln, Zeit kostet.
- LösungIm IdeaSquare, einer Werkstatt, die wissenschaftliche Innovation mit gesellschaftlichen Bedürfnissen verbindet, wurde eine 3D-gedruckte Roboterlösung entwickelt, um die Proben effizient und sicher zu wechseln, ohne den Strahl zu unterbrechen. Für VITO ermöglichen ein spezieller Halter und eine 3D-gedruckte 8-mm-Kapillare den Probenwechsel, ohne das Experiment zu stoppen.Gedruckt aufOriginal Prusa MK4S
- WertDer Strahl läuft weiter, die Personen halten sich aus dem Raum fern, und das Experiment wartet nicht länger auf die Durchführung der eigenen Verwaltungsaufgaben.
“3D-Druck ermöglicht es Wissenschaftlern und Ingenieuren, schnell Prototypen zu erstellen und die Grenzen des Möglichen zu erweitern,”
Dina Zimmermann, Bauingenieurin bei IdeaSquare, CERN
Könnte Ihr Labor das Teil drucken, anstatt darauf zu warten?
Sagen Sie uns, was Sie bauen. Wir kommen mit den Maschinen, den Materialien und den Teilen zurück, die andere Forschungsgruppen zuerst drucken.
Sie sind sich immer noch nicht sicher, wie 3D-Druck in Ihr Labor passt?
Sehen Sie sich an, was andere Organisationen gedruckt haben: ein Klassenzimmer, einen Hangar, ein Automobilwerk, ein Traumazentrum.
Kundenbericht ETH Zürich
Jeder der über 100 Drucker der ETH Zürich wurde von einem Studenten gebaut
Das HYTAC-Programm der Architekturabteilung bildet über 300 Studenten pro Semester aus, und jeder von ihnen baut innerhalb von zwei Tagen einen Original Prusa Bausatz zusammen, bevor er etwas druckt. Es begann als Wartungsproblem: Die Universität konnte die Maschinen finanzieren, aber nicht das Personal, um sie am Laufen zu halten.
- 100+Original Prusa Drucker
- 300+Studenten pro Semester geschult
- 20Drucker werden jedes Jahr ersetzt
“Ich kann mir eine Welt ohne 3D-Druck nicht vorstellen. Das würde einfach nicht funktionieren!”
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Die Fragen Ihres Teams, beantwortet
Was sich Forscher und Ingenieure in der Regel vor dem Einsatz gedruckter Bauteile fragen.
Forschungsingenieur
Prototypenentwicklung und endgültige Verwendung
Leitender Wissenschaftler
Extreme Umgebungsbedingungen
Gebäudemanager
Anpassung