Wissenschaftler in Saudi Arabien arbeiten an 4D-Druck-Anwendungen

Wissenschaftlern des King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Saudi Arabien entwickelten eine effiziente Methode zum 3D-Druck von smarten Strukturen aus Formgedächtnispolymeren.

Formgedächtnispolymere sind Materialien, die auf Umwelteinflüsse wie Hitze, Licht oder Strom mit Verformung und späterer Rückbildung in die Ausgangsgestalt reagieren. Das Forscherteam nutzte hier digitale Lichtverarbeitung (DLP). Dabei werden 3D-Modelle Schicht für Schicht aus flüssigem Kunstharz gehärtet. Durch Integration von Flüssigkristall in das Harzsystem konnten die mechanischen Eigenschaften und Formgedächtnisfunktionen direkt während des Druckvorgangs eingebracht werden.

In Experimenten belegten die Wissenschaftler die Wärmeempfindlichkeit der gedruckten Materialien und wie sich Formveränderungen durch Design der inneren Strukturen beeinflussen lassen. Mit patch-artigen Sensormodellen demonstrierten sie potenzielle Anwendungen zur Bewegungsdetektion etwa in Gelenken oder Gliedmaßen.

Die Arbeit stellt den Forschern zufolge einen Meilenstein in der additiven Fertigung dar. Sie ermögliche neuartige 4D-Druck-Anwendungen, bei denen die Zeit als vierte Dimension hinzukomme. In Kombination mit smarten Materialien könnten damit dynamische, selbst-adaptiv reagierende Bauteile etwa für Medizinprodukte, Spielzeug oder Werkzeuge entstehen.

Der 3D-Druck von smarten Formgedächtnispolymeren weise damit den Weg in eine neue Ära responsiver Fertigungsverfahren und könnte vielfältige Innovationen in verschiedensten Branchen anstoßen.