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Bistabile Objekte mit 4D-Druck

Forscher der ETH Zürich haben weitere Experimente mit 4D-Druck durchgeführt. Dabei entstand bistabile beziehungsweise multistabile Objekte, das sind Objekte die sich je nach angewandter Belastung anders verhalten. 

An 4D-Druck wird derzeit an verschiedenen Forschungsstätten intensiv geforscht, zum Beispiel am Georgia Institute of Technology. Dabei ist die verwendete Technik eigentlich immer recht ähnlich, oder die selbe: Verschiedene Materialien werden mittels Multimaterial-3D-Druck kombiniert. Die entstehenden Spannungen zwischen den Materialien kann man nutzbar machen, damit sich die Objekte unter bestimmten Voraussetzungen verändern.

Das ETH Zürich hat eine Simulation erstellt, die voraussagen kann wie sich Strukturen mit verschiedenen Materialien unter Belastung verhalten. Mehrere dieser einfachen Strukturen wurden dann zu komplexeren Objekten vereint, die zwei Zustände einnehmen können: angespannt oder entspannt. In weiterer Folge kann man Objekte konstruieren, die je nach Belastung eine andere Form einnehmen können.

Printing a flat initial form with rigid and elastic sections in a single step is highly efficient. It would be much more complex and time-consuming to produce the three-dimensional object or assemble it from separate components.

Einer der Vorteile dieser Technik ist, dass man komplexe Objekte relativ einfach auf einer ebenen 3D-Drucken kann und diese anschließend einfach entsprechend verformt. Ein mögliches Anwendungsgebiet für solche Techniken ist die Luft- und Raumfahrt, wer kreativ ist kann aber noch unzählige weitere Einsatzbereiche finden.

In Zukunft soll der Vorgang des Verformens automatisiert werden, durch Materialien die auf bestimme Umweltbedingungen reagieren und dann ganz automatisiert ihre endgültige Form einnehmen. Der Prozess des Auffaltens wird in einem Video der ETH genauer gezeigt, damit man eine bessere Vorstellung davon bekommt, was unter 4D-Druck gemeint ist (möglicherweise wird 4D-Druck in der Zukunft aber auch eine ganz andere Bedeutung erhalten).

Deployment and simulation of a multistable dome
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