4D-Druck: Der Schrank baut sich von selbst auf

4D-Druck: Der Schrank baut sich von selbst auf

, aktualisiert 26. April 2017, 13:08 Uhr
von Andreas Schulte und Thomas MerschQuelle:Handelsblatt Online

Smarte Materialien, die sich eigenständig in einen neuen Zustand verwandeln: 4D-Druck heißt das Verfahren, das ein Forscher entwickelt hat. Er stößt damit in neue Dimensionen vor - und sieht eine technischen Revolution.

KölnAm Self-Assembly Lab des Massachusetts Institute of Technology (MIT) stößt Skylar Tibbits in neue Dimensionen vor. 4D-Druck heißt das von ihm entwickelte Verfahren. Dabei wird ein Werkstoff im herkömmlichen 3D-Verfahren gedruckt, um sich danach eigenständig in einen neuen Zustand zu transformieren - die 4D-Komponente. Tibbits sieht den Beginn einer technischen Revolution - durch die Option, "physische und biologische Materialien zu programmieren". Tibbits sagt: "Es ist wie Robotik, aber ohne Kabel und Antriebe."

Wird Tibbits schlauen Materialien Energie zugeführt - etwa in Form von Wärme oder einem Magnetfeld -, können sie sich von allein zu einem Produkt zusammenbauen. Das Fachmagazin "Wired" mutmaßt schon augenzwinkernd, Ikea-Kunden blieben künftig vom mühseligen Aufbau ihrer neuen Möbel verschont.

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Details ihres Werkstoffs erforschen die MIT-Experten mit Autodesk, einem Anbieter von Konstruktionssoftware. Tibbits zeigt das Verfahren mit einem Materialstrang, der eigenständig die Form eines Quaders annimmt. "Es ist das erste Mal, dass ein Programm unmittelbar in das Material eingebettet wurde."

Mit der Bostoner Beratung Geosyntec arbeitet das Self-Assembly Lab an Leitungen, die sich zusammenziehen und ausdehnen können - und so die Kapazität der Kanalisation und die Durchflussgeschwindigkeit steuern - und Wasser sogar eigenständig voran bewegen.

Parallel entwirft das MIT-Labor auch Praktisches für den Alltag. So reagieren Textilfasern der Forscher auf Temperatur: Ist es warm, macht sich der daraus gewebte Stoff breit, bildet Poren aus und wird luftig. Ist es kälter, verschließt das Textil seine Poren und hält mollig warm.

Ganz generell etablieren sich intelligente Materialien auch abseits der Industriehallen. "Zunehmend werden sie für Alltagsanwendungen interessant", sagt Mattes Brähmig, Sprecher im Netzwerk Smart 3 ."Solar Curtain" heißt eines der Projekte des Konsortiums aus Wissenschaft und Wirtschaft. Der intelligente Sonnenschutz wird an Glasfassaden von Gebäuden angebracht und klimatisiert Innenräume ganz ohne Stromzufuhr.


Smarte Automobilkarosserien

Der Solar Curtain besteht aus einem Mosaik textiler Blüten, in die Drähte aus Nickel-Titan eingelassen sind - eine sogenannte Formgedächtnislegierung. Bei Wärme ziehen sich die Drähte zusammen und öffnen so die Blüten. Das Sonnenlicht bleibt draußen, die Klimaanlage wird entlastet. Ist es kalt, kehren die Drähte in ihre Ausgangsposition zurück. Die Blüten schließen sich und lassen das Sonnenlicht hinein. Bis Ende 2018 soll ein Prototyp fertig sein, kündigt Brähmig an.

In Düsseldorf forscht Christoph Kirchlechner am Max-Planck-Institut für Eisenforschung an einem smarten Werkstoff für Automobilkarosserien. "Noch ist es ein Gedankenspiel", räumt er ein. Die Idee: Bei einem Unfall mit einem Fußgänger wird die Front sofort weich, um Verletzungen zu verhindern. Prallt das Auto gegen einen Baum, verhärtet sich die Front, um die Insassen besser zu schützen.

Damit dies funktioniert, will Kirchlechner bestimmte kleine Partikel während der Herstellung in den Werkstoff einbauen. "Wir ändern durch den magnetischen oder elektrischen Impuls blitzschnell die innere Spannung des Materials", sagt Kirchlechner. So will er die Festigkeit der Autofront verdoppeln oder und um die Hälfte verringern. Die Volkswagenstiftung unterstützt das Vorhaben mit 100.000 Euro.

Kirchlechner denkt schon weiter. Möglich sei, das smarte Material in Strommasten zu verbauen. Haben sie ausgedient, weichen sie etwa auf einen elektrischen Impuls hin auf - und können so leicht demontiert werden.

Quelle:  Handelsblatt Online
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