Forscher entwickeln 3D-Drucksystem für komplexe Multimaterial-Strukturen

An der University of Missouri haben Wissenschaftler ein neuartiges 3D-Druckverfahren entwickelt, das die Herstellung komplexer Multimaterial-Produkte ermöglicht. Die Technologie, die als “Freeform Multi-material Assembly Process” bezeichnet wird, kombiniert herkömmlichen 3D-Druck mit Lasertechnik und eröffnet neue Möglichkeiten für die Fertigung von Sensoren, Leiterplatten und elektronischen Textilien.

Das in Nature Communications veröffentlichte Verfahren nutzt drei verschiedene Düsen. Eine für das Auftragen von tintenähnlichem Material, eine zweite mit einem Laser zum Formen und Bearbeiten von Materialien sowie eine dritte zum Hinzufügen funktionaler Materialien. Der Prozess beginnt mit dem Druck einer Grundstruktur aus herkömmlichem 3D-Druck-Filament wie Polycarbonat. Anschließend wandelt der Laser bestimmte Bereiche in laserinduzierten Graphen um. Zuletzt werden weitere Materialien hinzugefügt, um die Funktionalität des Endprodukts zu verbessern.

Bujingda Zheng, Doktorand für Maschinenbau und Hauptautor der Studie, betont die Einzigartigkeit des Verfahrens: “Dies ist das erste Mal, dass ein solcher Prozess eingesetzt wird, und er eröffnet neue Möglichkeiten.”

Die Technologie ermöglicht die Herstellung von Strukturen mit integrierten Sensoren, die Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Druck erfassen können. Potenzielle Anwendungen reichen von der Meeresforschung bis hin zu tragbaren Geräten zur Überwachung von Vitalfunktionen.

Jian “Javen” Lin, außerordentlicher Professor für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik, sieht breite Auswirkungen auf Bereiche wie tragbare Sensoren, anpassbare Roboter und medizinische Geräte.

Im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsmethoden für mehrschichtige Strukturen wie Leiterplatten verspricht das neue Verfahren Vorteile in Bezug auf Kosten, Zeit und Umweltfreundlichkeit. Es orientiert sich zudem an natürlichen Systemen, die strukturelle und funktionale Materialien kombinieren.

Die an der University of Missouri entwickelte Technologie könnte die Produktfertigung grundlegend verändern und neue Wege für die Herstellung komplexer Multimaterial-Strukturen eröffnen.