CMU Forscher entwickeln kostengünstige 4D-Druck-Technik

Ein Forschungsteam der Carnegie Mellon University hat bestehende 3D-Drucktechnologie weiterentwickelt um 4D-Druck zu ermöglichen. Mit der Thermomorph Technologie können selbst einfache Desktop-3D-Drucker zu 4D-Druckern umgewandelt werden.

Hinter der Forschung steckt neben der CMU (Carnegie Mellon University) noch Zhejiang University, Syracuse University, University of Aizu und die TU Wien. Unter dem Namen Thermomorph wurde eine Technologie entwickelt die 4D-Druck auf herkömmlichen 3D-Drucker ermöglicht.

Um gezielte Verformungen zu ermöglichen werden zwei Materialien kombiniert. Außerdem wird die Druckgeschwindigkeit und Temperatur genauestes überwacht. Da beim Abkühlen Spannungen auftreten verformen sich gedruckte Objekte dann noch. Während dieser Effekt beim konventionellen 3D-Druck unerwünscht ist (Stichwort Warping oder Verzug) ist er essentiell wichtig für 4D-Druck.

In dem Forschungsprojekt ist es gelungen einen Software zu schreiben, die diesen Verbiegungseffekt simulieren kann und ihn so besser nutzbar macht. So kann aus einem 3D-Modell automatisch ein entsprechendes Modell für den 4D-Druck berechnet werden.

The software is based on new curve-folding theory representing banding motions of curved area. The software based on this theory can compile any arbitrary 3D mesh shape to an associated thermoplastic sheet in a few seconds without human intervention.

Natürlich könnte man auch einfach 3D-Druck einsetzen um die selben Modelle zu erstellen. Doch die Forschung hat gezeigt, das eine Zeitersparnis von 60 bis 87% möglich ist. Während die Forschung sich aktuell auf kleine Objekte beschränkt hat, sollen in Zukunft auch größere Objekte getestet werden.