Forschende nutzen 3D-Druck für die Entwicklung neuer Materialien

Yanliang Zhang, außerordentlicher Professor für Luft- und Raumfahrt und Maschinenbau an der University of Notre Dame, hat eine bahnbrechende Methode zur schnelleren Entdeckung und Herstellung neuer Materialien entwickelt. Seine Forschungsarbeit zu diesem Thema wird in den Fachmagazin Nature veröffentlicht.

“Normalerweise dauert es 10 bis 20 Jahre, ein neues Material zu entdecken”, sagt Yanliang Zhang, außerordentlicher Professor für Luft- und Raumfahrt und Maschinenbau an der University of Notre Dame. “Ich dachte, wenn wir diese Zeit auf weniger als ein Jahr – oder sogar ein paar Monate – verkürzen könnten, wäre das ein entscheidender Fortschritt bei der Entdeckung und Herstellung neuer Materialien.”

Zhang’s revolutionäres 3D-Druckverfahren ermöglicht die Herstellung von Materialien durch Mischung verschiedener Aerosol-Tinten aus Nanomaterialien in einer einzigen Druckdüse. Dieser Prozess, bekannt als kombinatorischer Hochdurchsatzdruck (HTCP), erzeugt “Materialbibliotheken” mit Tausenden von einzigartigen Zusammensetzungen.

Dieser Ansatz beschleunigt nicht nur die Materialentdeckung, sondern schafft auch funktional abgestufte Materialien, die für biomedizinische Anwendungen nützlich sein können. Zhang’s Team konnte bereits ein Halbleitermaterial mit herausragenden thermoelektrischen Eigenschaften identifizieren, eine wichtige Entdeckung für Energieerzeugungs- und Kühlanwendungen.

Im nächsten Schritt plant Zhang, maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz zu nutzen, um den HTCP-Prozess weiter zu optimieren.

“In der Zukunft hoffe ich, einen autonomen und selbstfahrenden Prozess für die Entdeckung von Materialien und die Herstellung von Geräten zu entwic$keln, damit sich die Studenten im Labor auf das Denken auf hohem Niveau konzentrieren können”, so Zhang.