4D-Druck: Intelligente Objekte falten sich selbst
Ein flaches Kreuz aus Kunststoff mit einigen Aussparungen faltet sich plötzlich von selbst zu einem kleinen Kästchen, das sich auch noch mit Laschen verschließt. 4D-Druck nennen die Forscher vom Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) um Jerry Qi das: ein Objekt aus dem 3D-Drucker, das seine Form ändert.
Ein solches Objekt besteht aus Kunststoffen mit Formgedächtnis (Shape Memory Polymer, SMP), die unterschiedliche mechanische Eigenschaften haben. Die SMPs werden mit einem 3D-Drucker in bestimmten Mustern ausgebracht. "Wir nutzen die Möglichkeit, intelligente Polymere per 3D-Druck zu verarbeiten und integrieren dabei bis zu zehn verschiedene Materialien in eine 3D-Struktur" , sagt Martin Dunn(öffnet im neuen Fenster) .
Der Kunststoffstreifen faltet sich in eine bestimmte Form
Da die SMP jeweils mit anderen Geschwindigkeit reagieren, lassen sich Bewegungsabfolgen und Formen vorgeben. Auslöser für die Veränderung der Form ist eine Temperaturänderung: Werden die Kunststoffe erwärmt, verändern sie ihre Form. Der Kunststoffstreifen faltet sich – gemäß dem vorgegeben Muster – in eine bestimmte Form.
Die Transformation kann auf verschiedene Arten eingeleitet werden: Die Georgia-Tech-Forscher nutzen Wärme. Andere Möglichkeiten sind Licht oder Wasser . Anwendungen für diese Technik gibt es viele. So können Objekte als flache Komponenten transportiert werden und sich dann durch einen bestimmten Auslöser in eine dreidimensionale Form falten. Das können beispielsweise Bauteile für Strukturen im Weltraum sein, Spielzeug, Roboter oder medizinische Geräte.
Die Wissenschaftler um Qi und Dunn beschreiben ihre Entwicklung in der Fachzeitschrift Scientific Reports(öffnet im neuen Fenster) .