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“Unmögliches Objekt” möglich gemacht

Kann ein “unmögliches Objekt” 3D-gedruckt werden, sogar unglaublich klein? Die Antwort lautet: Ja, wenn Sie ein unmögliches Objektdesign verwenden und es mit der Micro-3D-Drucktechnologie kombinieren. Ein metallisches, unmögliches Objekt in der Größe einer roten Blutkörperchen ist geboren.

Ein unmögliches Objekt ist eine starre Struktur, die aus verschiedenen Perspektiven betrachtet eine völlig andere Form zu haben scheint. Diese als unmöglich eingestuften Objekte haben nun einen anderen unmöglichen Zustand erreicht: Sie werden in drei Größen aus massivem Kupfer gedruckt, von einem kleinen Durchmesser von 0,1 mm bis zu einem winzigen Durchmesser von 0,03 mm bis zu einem äußerst winzigen Durchmesser von 0.01 mm. Diese Größe von 0,01 mm oder 10 Mikrometern ist vergleichbar mit der Größe eines roten Blutkörperchens.

Professor Kokichi Sugihara, ein japanischer Mathematiker an der Meiji-Universität, entdeckte die Klasse der unmöglichen Objekte. Er fand eine Methode, um unmögliche Zeichnungen, wie die Zeichnungen von M. C. Escher, in tatsächliche 3D-Objekte zu verwandeln, die die gleiche Illusion der Unmöglichkeit haben. Ein 3D-Entwurf von Sugihara wurde jetzt mit der neuen FluidFM-3D-Drucktechnologie von Cytosurge gedruckt. Diese Technologie druckt massive Metallstrukturen im Sub-Millimeter-Maßstab.

Um die Illusion voll zu erfassen, wurden die unmöglichen Objekte mit der sehr hohen Auflösung eines Elektronenmikroskops abgebildet. Und selbst innerhalb des Elektronenmikroskops führen zwei entgegengesetzte Betrachtungsperspektiven dazu, dass die Objekte einer unmöglichen Metamorphose unterliegen.

FluidFM Drucktechnologie

Diese an der ETH Zürich erfundene Technologie verwendet eine kleine Pipette mit einer Öffnung von 300 nm für die lokale galvanische Abscheidung von Metallen, in diesem Fall Kupfer. Die hohle FluidFM-Nanopipette wird in die Nähe einer leitfähigen Oberfläche gebracht (~1 µm) und eine Metallionen enthaltende Flüssigkeit wird abgegeben. Ein an die Oberfläche angelegtes negatives Potential reduziert die zugeführten Kupferionen zu festen Atomen, die sich direkt unterhalb der Pipettenöffnung ablagern. Sobald die Lücke zwischen Oberfläche und Pipette mit den festen Kupferatomen gefüllt ist, bewegt sich die Pipette zur nächsten Position, wiederholt die Abscheidung und auf diese Weise wird ein 3D-Objekt erstellt.

Über Kokichi Sugihara

Kokichi Sugihara erhielt 1971, 1973 und 1980 den Bachelor, Master und Doktor der Ingenieurwissenschaften der Universität Tokio. Er arbeitete am Electrotechnical Laboratory des japanischen Ministeriums für internationalen Handel und Industrie, der Nagoya University und der University of Tokyo, bevor er 2009 zur aktuellen Position an der Meiji University wechselte. Sein Forschungsbereich ist das mathematische Ingenieurwesen. Er entdeckte eine Methode, um 3D-Objekte aus unmöglichen Zeichnungen zu konstruieren. Dann erweiterte er sein Forschungsinteresse auf das menschliche Sehen und die optische Täuschung. Er gewann dreimal den ersten Preis des Best Illusion of the Year Contest (2010, 2013 und 2018) und wurde zweimal Zweiter (2015 und 2016).

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