Forscher kombinieren 3D-Druck mit Textilien um funktionelle Objekte herzustellen

Wissenschaftler der Carnegie Mellon Universität und des Rochester Institute of Technology haben 3D-Druck mit Textilien kombiniert, um so die Flexibilität, Verformbarkeit und optische Qualität von Stoffen zu optimieren.

In einer Studie, die in Proceedings of the 2017 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems veröffentlicht wurde, hat das Forscherteam eine Reihe von Techniken entwickelt um 3D-Druck mit Textilien zu kombinieren und so neue Designmöglichkeiten zu eröffnen.

Stoffe können viele verschiedene Eigenschaften aufweisen, gefaltet, verformt, geschnitten oder gedehnt werden. Sie behalten ihre Form auch unter Spannung und können so gestaltet werden, dass sie über unterschiedliche Dehnungseigenschaften verfügen. Im Gegensatz dazu werden mit der 3D-Drucktechnologie, funktionelle, feste Objekte mit individueller Geometrie gefertigt. Kombiniert man nun 3D-Druck mit Textilien ergeben sich viele neue Möglichkeiten um solide Objekte mit eingebetteter Flexibilität sowie weiche Materialien mit zusätzlichen Funktionalitäten herzustellen.

Bei ihren Experimenten haben die Wissenschaftler beispielsweise versucht Stoffe durch das Aufdrucken von Kunststoffelementen steifer zu machen und über Sensoren Funktionen zu verleihen. Einige Beispiele sind im folgenden Video zu sehen:

Mit diesen Techniken lassen sich einfache funktionelle Objekte herstellen, unter anderem faltbare Öffnungen für Behältnisse oder ein flexibles Band für eine Armbanduhr. Für die zahlreichen Versuche wurde ein reguläre Desktop 3D-Drucker und PLA sowie ABS Filament verwendet. Beim direkten Aufdrucken von Kunststoffelementen muss allerdings mit Parametern wie der Drucktemperatur experimentiert werden. Nicht jeder Stoff interagiert gleich mit dem heißen Kunststoff. Zudem muss der Stoff so am Druckbett befestigt werden, dass er nicht verrutschen kann.

Zusammengefasst zeigen die im Rahmen der Studie durchgeführten Versuche, dass sich durch die Kombination von 3D-Druck mit Textilien Objekte herstellen lassen, die aus ansprechenderen Materialien bestehen, während Stoffe mit eingebetteten Sensoren und Mechanismen interaktiver gestaltet werden können.