3D-Druck: US-Forscher bauen Objekte aus flüssigem Metall

Metall statt Kunststoff: US-Wissenschaftler drucken dreidimensional mit flüssigem Metall. Das Verfahren birgt interessante Möglichkeiten, ist aber teuer.

Artikel veröffentlicht am 10. Juli 2013, 12:01 Uhr, Werner Pluta

3D-Druck-Objekt aus Metall: Hautbildung bei Zimmertemperatur (Bild: Michael Dickey/NCSU)

Wie eine Mischung aus Lötkolben und dem T-1000 nimmt sich eine 3D-Druck-Technik aus, die Wissenschaftler in den USA entwickelt haben: Die Forscher um Michael Dickey bauen Objekte aus flüssigem Metall auf. Sie stellen das Verfahren in der Fachzeitschrift Advanced Materials vor.

Als Material verwenden die Forscher von der Universität des US-Bundesstaates North Carolina eine Legierung aus Gallium und Indium, die bei Zimmertemperatur flüssig ist. Das Metall wird aus einer Nadel ausgepresst. Es bilden sich kleine Tröpfchen, aus denen dann dreidimensionale Strukturen aufgebaut werden können. Der Prozess wird von einem Computer gesteuert.

Es sei nicht ganz einfach, Strukturen aus Flüssigkeiten aufzubauen, da diese Tropfen bildeten, erklärt Dickey. "Wir haben aber herausgefunden, dass eine flüssige Legierung aus Gallium und Indium bei Zimmertemperatur mit dem Sauerstoff in der Luft reagiert. Dabei bildet sich eine 'Haut', deretwegen die Strukturen aus Flüssigmetall ihre Form behalten."

Verschiedene 3D-Druck-Techniken

Die Gruppe hat verschiedene 3D-Druck-Techniken ausprobiert. So haben sie beispielsweise die Tröpfchen einfach aufeinandergesetzt und so ein dreidimensionales Objekt aufgebaut. Dass sich die Haut bildet, ermöglicht, dass die Tropfen ihre Form behalten und nicht ineinanderlaufen.

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Dieses Objekt wurde aus Tropfen flüssigen Metalls aufgebaut. (Foto: Michael Dickey/NCSU)

Mit dem Verfahren lassen sich aber nicht nur Tropfen, sondern gerade Stränge herstellen. Diese verwendeten die Forscher dazu, elektronische Bauteile miteinander zu verbinden. Anders als beim Löten geht das aber nicht nur in zwei, sondern auch in drei Dimensionen.

Gussform aus einem Polymer

Außerdem haben die Forscher eine gussartige Technik getestet: Sie haben eine Form aus einem Polymer hergestellt, in die das Metall injiziert wird. Die Form wird dann aufgelöst, und zurück bleibt das flüssige Metallteil in der gewünschten Form.

Gegenüber Quecksilber, das ja ebenfalls bei Zimmertemperatur flüssig ist, habe die Gallium-Indium-Legierung den Vorteil, dass sie ungiftig sei, sagte Dickey dem britischen Wissenschaftsmagazin New Scientist. Für den Hausgebrauch sei das Verfahren aber trotzdem nicht so geeignet: Das flüssige Metall sei etwa 100 Mal so teuer wie der Kunststoff, den herkömmliche 3D-Drucker verarbeiten.