4D-Drucker kombiniert vier 3D Druckverfahren um formverändernde Elektronikkomponenten herzustellen
Forscher des Georgia Institute of Technology, in Kooperation der Singapore University of Technology and Design, berichten sie hätten einen leistungsstarken Drucker entwickelt, welcher die Erschaffung von selbstorganisierenden Strukturen optimieren könne.
Sie präsentierten ihre Arbeit am 21. März auf der 255ten nationalen Ausstellung der „American Chemical Society (ACS)“.
“Wir sind dabei, eine neue Generation von Geräten zu entwickeln, die die praktischen Anwendungen für den 3-D- und 4-D-Druck erheblich erweitern können”, sagt H. Jerry Qi, Ph.D. ,einer der leitenden Wissenschaftler dieses Projekts “Unser Prototypdrucker integriert viele Funktionen, die die Prozesse beim traditionellen 3-D-Druck vereinfachen und beschleunigen. Als Ergebnis können wir eine Vielzahl von Materialien verwenden, um gleichzeitig harte und weiche Komponenten zu schaffen, leitfähige Leitungen direkt in formverändernde Strukturen einzubauen und schließlich die Voraussetzungen für die Entwicklung einer Vielzahl von 4-D-Produkten zu schaffen, die eine Umgestaltung unserer Welt ermöglichen.”
4D-Druck erlaubt 3D-gedruckten Komponenten ihre Form über Zeit durch Einwirkung von Hitze, Licht, Feuchtigkeit und anderen Reizen zu verändern. Das momentane Problem liegt in der aufwändigen und komplexen Nachbearbeitung.
Letztes Jahr verwendeten Qi und seine Kollegen ein Composite Material und einen herkömmlichen 3D-Drucker um eine Blume herzustellen, welche ihre Blüten selbst schließen konnte. Die so hergestellten Objekte können ihre Form um bis zu 90% schneller verändern als es bisher durch ähnliche Methoden möglich war.
Der Drucker selbst
Der letztendlich entwickelte Drucker verbindet vier verschiedene Druck-Techniken, darunter Aerosole, Inkjet, DIW und FDM. Die am häufigsten verwendeten Materialien hierbei sind Formgedächtnispolymere (SMP). Der Drucker arbeitet ebenso mit Hydrogelen, leitfähige Tinten und Flüssigkristall Elastomeren.
Dieses Gerät kann direkt eine elektrische Verkabelung in das Werkstück einbringen, was die Herstellung von Antennen, Sensoren oder anderer elektronischer Geräte auf nur einen Arbeitsschritt verkürzen könnte. Hierfür wird leitfähige Silber-Nanopartikel-Tinte verwendet.
Derzeit arbeitet das Team von Qi auch mit der Children’s Healthcare in Atlanta zusammen, um festzustellen, ob diese neue Technologie Prothesen für Kinder mit missgebildeten Armen drucken kann.