Chinesische Forschende entwickeln 3D-druckbare Elastomere mit hoher Festigkeit und Zähigkeit

Forschende der Universität Zhejiang haben 3D-druckbare Elastomere mit außergewöhnlicher Festigkeit und Zähigkeit entwickelt, wie eine in der Zeitschrift Nature veröffentlichte Studie zeigt.

In jüngster Zeit hat der Fortschritt im ultraschnellen 3D-Druck von Photopolymeren das Problem der Fertigungseffizienz gemindert. Die mechanische Leistungsfähigkeit typischer gedruckter Polymere bleibt jedoch hinter den Möglichkeiten konventioneller Verarbeitungstechniken zurück. Das Team entwickelte eine 3D-Photoharzdruck-Chemie, die ein Elastomer mit einer Zugfestigkeit von 94,6 MPa und einer Zähigkeit von 310,4 MJ m-3 erzeugt. Diese Werte übertreffen die bisher erreichbaren Eigenschaften aller 3D-gedruckten Elastomere bei weitem.

“Um die 3D-Drucktechnologie an mehr Szenarien anzupassen, müssen die Materialeigenschaften verändert werden”, sagte Fang Zizheng, ein Forscher der Universität.

Um die Leistungsfähigkeit des neuen Materials zu demonstrieren, druckten die Forschenden ein Gummiband und führten Belastungstests durch. Die Tests zeigten, dass das Gummiband auf das Neunfache seiner ursprünglichen Länge gedehnt werden konnte und einer Zugfestigkeit von 94 MPa standhielt, ohne zu reißen. Zusätzlich fertigten die Forscher Objekte wie Ballons, die eine hervorragende Durchstichfestigkeit aufwiesen.

Diese Fortschritte könnten den 3D-Druck zu einer noch attraktiveren Option für die industrielle Fertigung machen, indem sie die mechanischen Eigenschaften der gedruckten Materialien erheblich verbessern. Die Studie zeigt, dass durch gezielte Veränderungen in der Materialchemie der 3D-Druck für eine Vielzahl neuer Anwendungen nutzbar gemacht werden kann, was die Tür für innovative Produkte in zahlreichen Branchen öffnet.