FH Technikum Wien experimentiert mit 4D-Druck

Während bei einem 3D-Druck-Verfahren dreidimensionale Gegenstände erzeugt werden, wird beim 4D-Druck eine zusätzliche Dimension berücksichtigt. Das ist zumeist die Zeit. Durch einen sensorischen Auslöser wie zum Beispiel bei dem Kontakt mit Wasser, Wärme, Vibration oder Schall verformt sich das Objekt.

Angewendet werden kann dieser sogenannte 4D-Druck u.a. im medizinischen Bereich. So könnten arterielle Stents, die mit einem solchen Verfahren entwickelt wurden, erst nach dem Einsetzen im Körper ausdehnen und somit in die richtige Position versetzt werden.

An der Fachhochschule Technikum Wien wurde letztes Jahr ein experimentelle, selbstfaltende Objekte entwickelt. Um die Herausforderungen zu meistern, setzte man auf Origami-Falttechniken.

Das Origami ist eine traditionelle Kunst des Papierfaltens. Ausgehend von einem zumeist quadratischen Blatt Papier entstehen durch Falten zwei- oder dreidimensionale Objekte wie zum Beispiel Tiere, Papierflieger, Gegenstände und geometrische Körper.

Bei dem 4D-Druck-Experiment wie beim klassischen Origami die Objekte in flachen Schichten gedruckt. Hierbei kam ein Prusa 3D-Drucker zum Einsatz, der mit mehreren Materialien umgehen kann. Als Druckmaterial wurde ein Shape-Memory Polymer (SMP) von Kyoraku Ltd. Co. verwendet. Dieses ermöglicht die erforderlichen Verformungen. Polyethylenterephthalat (PET), welches mit Glycol (PETG) modifiziert wurde, verhinderte dabei ungewollte Deformationen.

Der Transformationsprozess bei den fertig gedruckten Objekte, wird mit der Zugabe von heißem Wasser (100 ° C) angestoßen. Innerhalb von 30 Sekunden falten sich die Objekte in die gewünschte Form. In den Tests beschäftigte man sich mit zwei Objekten. So konnte eine Taube sowie ein Papierflugzeug mit dem 4D-Druck-Verfahren hergesetllt werden.

In Zukunft könnten mit der Methode komplexere Objekte geschaffen werden, die u.a. in der Medizin oder der Fertigung eingesetzt werden können.

Die Ergebnisse wurden in dem Paper “4D Printed Origami using shape memory polymer” von Barabara Neußner (Betreuung Maximilian Lackner) veröffentlicht.