Zortrax entwickelt mit ESA-Förderung 4D-Drucktechnologie

Zortrax, als Auftragnehmer der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), hat ein Projekt zur Entwicklung neuer 4D-Drucktechnologien erfolgreich abgeschlossen. Der 4D-Druck ermöglicht es Objekten, ihre Geometrie und andere Eigenschaften in Reaktion auf verschiedene Reize zu ändern, wobei die vierte Dimension die Zeit ist.

“Der 4D-Druck hat in der Raumfahrtindustrie großes Interesse geweckt, weil die Technologie es Ingenieuren und Missionsdesignern theoretisch ermöglichen könnte, das Gewicht von entfaltbaren Strukturen wie Antennen, Auslegern oder verschiedenen Sensoren zu reduzieren. Das Gewicht solcher Strukturen, die auf herkömmliche Weise hergestellt werden, setzt sich immer aus der Struktur selbst und dem Mechanismus zusammen, der sie entfalten soll. Wenn es aber möglich wäre, die Auslösemechanismen ganz wegzulassen, könnte man sie noch leichter und kleiner machen”, sagt Michał Siemaszko, Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Zortrax S.A.

Das Zortrax-Team nutzte einen Zortrax M300 Dual 3D-Drucker und eine modifizierte Version der Z-SUITE-Software, um Strukturen aus Formgedächtnispolymeren und elektrisch leitenden Materialien zu drucken.

“Die Kombination solch fortschrittlicher Materialien in einem dualen Extrusions-3D-Druckverfahren auf dem M300 Dual eröffnet einen klaren Weg zum Bau zuverlässiger, leichter Mechanismen, die ohne separate Aktuatoren, Motoren oder Steuerkreise funktionieren, was in Bereichen wie der Energieerzeugung, intelligenten Sensoren und der Verteidigungsindustrie, um nur einige neben der Weltraumforschung selbst zu nennen, von entscheidender Bedeutung ist”, sagt Dawid Piastowski, Leiter der Materialentwicklung bei Zortrax S.A.

“Der am häufigsten verwendete Stimulus für die Aktivierung von 4D-gedruckten Mechanismen ist die Temperatur. Im Hinblick auf die Anwendung im Weltraum kann die Amplitude der Temperaturänderung sehr groß sein, und selbst wenn sie als Auslöser für eine formverändernde Aktivierung verwendet werden kann, kann es schwierig sein, sie schrittweise zu steuern. In Weltraumsystemen ist es daher einfacher, den elektrischen Input zu steuern. Die Idee hinter diesem Projekt war es, die Vorteile der thermisch induzierten Formveränderungsfähigkeit zu nutzen, aber mit einer kontrollierteren Aktivierung durch Wärme, die durch elektrischen Strom erzeugt wird. Solche Konzepte werden wegen ihres Potenzials, die Zahl der Teile in komplexen Systemen zu verringern und gleichzeitig ihre Fähigkeit zu kontrollierter, bedarfsgerechter Bewegung und Betätigung zu erhalten, derzeit geprüft”, so Dr. Ugo Lafont, Ingenieur für Materialphysik und Chemie bei der ESA.