Neue Technik für 4D-Druck

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Ein Team des Georgia Institute of Technology (USA), der Singapore University of Technology and Design und der Xi’an Jiaotong University (China) haben eine Methode entwickelt, die 4D-Druck ermöglicth. Was genau das ist und welche Vorzüge diese Technik mit sich bringt wird dieser Artikel näher erläutern:

Mit 4D-Druck hat das Forschungsteam die Elemente Zeit und Bewegung eingeführt, sprich 3D-gedruckte Objekte können sich bewegen, wenn sie gewissen Bedingungen ausgesetzt sind. Eigentlich ist das ja auch gar keine große Neuigkeit: Wenn man einen Herkömmlichen 3D-Druck stark genug erhitzt, verbiegt er sich und schmilzt irgendwann. Bereits Anfang 2016 wurde 4D-Druck von Forschern in Harvard vorgestellt, dabei werden zwei Materialien verarbeitet, die zusammen auf Wasser reagieren und sich entsprechend verformen können. Diese Methode funktioniert mit so genannten Hydrogels – diese sind aber sehr weich und haben daher einige Nachteile.

Die aktuelle Forschung hat zu neuen Materialien geführt, die sich, im Gegensatz zu Hydrogels, permanent verwandeln können. Dafür wird „normal“ 3D-gedruckt mit Formgedächtnispolymeren (FGP oder Englisch SMP). Wenn die erzeugten Objekte anschließend Hitze ausgesetzt werden, verändern sie dauerhaft ihre Form.

This new approach significantly simplifies and increases the potential of 4D printing by incorporating the mechanical programming post-processing step directly into the 3D printing process. This allows high-resolution 3D printed components to be designed by computer simulation, 3D printed, and then directly and rapidly transformed into new permanent configurations by simply heating.

Als Beweis, dass die neue Technik funktioniert, dienten mehrer Versuchsobjekte. Sobald diese in heißes Wasser gegeben werden, verändern sie ihre Form. Besonders eindrucksvoll ist die Blumen am Ende des Videos.

Derzeit steckt die Technik noch in ihren Kinderschuhen, doch in Zukunft soll es zahlreiche Anwendungen für 4D-Druck geben. Zum Beispiel sind Anwendungen in der Biomedizinische Geräten oder 3D-Elektronik denkbar, ebenso wird es viele neue Möglichkeiten für Produktdesigns geben, wenn 4D-Druck Serienreif ist.