Kunststoffe, Metalle, Halbleiter, Glas oder auch organische Substanzen: All diese Materialien können inzwischen in 3D-Druckverfahren genutzt werden. Was sich jedoch bisher als schwierig erwies, war die Verarbeitung von Keramik in einem 3D-Drucker. Was schade ist, da sich das Material durch starke Härte und hohe Hitzebeständigkeit auszeichnet. Keramik hat einen hohen Schmelzpunkt, weshalb es schwer ist, keramische Stoffe wie bei 3D-Druckern üblich als flüssiges Material auf eine Oberfläche zu sprühen. Speziell bei komplexeren 3D-Gebilden stieß man diesbezüglich schnell an Grenzen. Chinesischen Forscher von der City-Universität in Hongkong konnten nun eine spezielle Keramiktinte entwickeln, mit der die bisherigen Schwierigkeiten überwunden werden können.


Neues Verfahren vereint Spezialtinte mit der uralten Origami-Falttechnik

Das Team rund um Jian Lu hat eine Keramiktinte entwickelt, die aus einer Mixtur aus Zirkondioxidpartikeln und einem flüssigen Kunststoff besteht. Mit dieser druckten sie zunächst einen flachen und elastischen Rohling mit besonderer Gewebestruktur auf eine Unterlage. Je nach dem gewünschten Endprodukt bestand dieser Rohling aus mehreren Schichten. Anschließend wurde das Material mechanisch gedehnt und an vorher errechneten Stellen mit Streben und Scharnieren aus der gleichen Tinte bedruckt. Befreit von den Zugkräften, rollte sich der Rohling selbstständig ein, faltete sich zusammen und verdrillte sich ähnlich wie eine Schraube. Durch Erhitzen konnte das Material dann in eine feste Keramik verwandelt werden.


Die Forscher nennen ihr Verwahren 4D-Druck, weil es der 3D-Drucktechnik eine temporäre Dimension hinzufügt. Mit dem Verfahren lassen sich neben einfachen Bauteilen auch komplexe Modelle drucken und falten. Die Forscher erschufen etwa eine Rose, einen Schmetterling und die Oper von Sydney aus der Keramiktinte. Das Verfahren kann potentiell in der Elektronik sowie in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt werden.

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