Der 3D-Druck hat sich in den letzten Jahren immer weiter ausgebreitet und bietet in vielen Bereichen ganz neue Möglichkeiten. So können die Soldaten auf dem US-Flugzugträger USS Harry Truman beispielsweise inzwischen benötigte Ersatzteile direkt auf dem Schiff produzieren. Auch ganze Häuser wurden bereits im 3D-Druck-Verfahren errichtet. Forscher an der ETH Zürich gehen nun aber sogar noch einen Schritt weiter: Sie arbeiten am 4D-Druck. Die vierte Dimension ist dabei die Zeit. Die produzierten Objekte verändern also nach einer bestimmten Frist ihre Form in exakt der gewünschten Art und Weise. Den eigenen Angaben zufolge ist es den Schweizer Forschern nun erstmals gelungen, tragfähige Strukturen im 4D-Druck herzustellen.


Foto: ETH Zürich / Tian Chen

Hubelemente verändern ihren Zustand

Zum Einsatz kommt dabei ein hochwertiger 3D-Drucker. Dieser produziert aber auch sogenannte Hubelemente, die immer eine von zwei Formen annehmen können. Also beispielsweise ein- oder ausgezogen sind. Werden nun mehrere solcher Hubelemente verbaut, lässt sich genau berechnen, welche Form das Endprodukt zu welchem Zeitpunkt einnehmen wird. Die Schweizer Forscher haben nun eigens eine Software entwickelt, die auch den umgekehrten Weg aufzeigen kann: Also welche Hubelemente wo verbaut werden müssen, um den gewünschten Effekt zu erreichen. Es ist sogar denkbar, dass die Gesamtstruktur im Laufe der Zeit mehrere neue Formen annimmt. Der entscheidende Fortschritt der Schweizer Forscher liegt darin, dass diese Veränderungen nun genau vorhergesagt werden können.

Der Einsatz in der Raumfahrt liegt nahe

Die Forscher verwenden für den Druck jeweils ein starres Polymer für den fixen Teil des Körpers und ein elastisches Polymer für den beweglichen Teil. Einsatzmöglichkeiten für ein solches Verfahren gäbe es etwa in der Raumfahrt. Dort sind die Transportkapazitäten sehr begrenzt, sodass bereits seit einiger Zeit damit experimentiert wird, bestimmte Werkzeuge in komprimierter Form ins All zu fliegen. Das 4D-Druck-Verfahren könnte in diesem Zusammenhang zu weiteren Fortschritten führen. Die Entwickler haben aber beispielsweise auch Ventilationssysteme als mögliche Einsatzorte im Blick. Selbst Stützen für Körpergefäße – sogenannte Stents – ließen sich auf diese Weise herstellen. Gut möglich also, dass schon bald auch der 4D-Druck breitflächig Anwendung finden wird.


Via: ETH Zürich

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