Intelligente Materialien: Bauen sich unsere Möbel bald von alleine auf?

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Intelligente Materialien: Bauen sich unsere Möbel bald von alleine auf?

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Die Montage von Möbeln könnte dank cleverer Materialien bald der Vergangenheit angehören.

von Meike Lorenzen und Kerstin Dämon

Ein Forscher-Team aus den USA arbeitet gerade an intelligenten Materialien, die die Welt des Produktdesigns grundlegend revolutionieren könnten. Wie das funktioniert und welche Branchen profitieren könnten.

Die Einzelteile liegen um einen herum, Spanplatten, Holzelemente, Schrauben. Mit Hilfe eines Inbus-Schlüssels und viel Schweiß entsteht nach einigen Stunden ein Schrank. Und wer sich verschraubt hat, fängt wieder von vorne an. Möbel aufbauen kann eine überaus frustrierende Angelegenheit sein. Wie schön wäre es doch, die einzelnen Elemente eines Schrankes nur mit einem Fußtritt dazu zu bringen, wie von Zauberhand ineinander zu fliegen. Klingt verrückt? Tatsächlich arbeitet ein Forschungsteam aus den USA an genau so einer Lösung.

Skylar Tibbits und sein Team forschen im "Selfassembly Lab" des renommierten MIT (Massachusetts Institute of Technology) an Materialien, die sich wie von alleine zu einer neuen Form zusammenfügen. Die Einrichtung ist mit ihrer umfassenden Forschung weltweit einzigartig. Hier sitzen Informatiker, Biologen, Chemiker, Physiker und Architekten zusammen und arbeiten an den intelligenten Materialien der Zukunft. Dabei haben sich die Bereiche "Selfassembly" und "4D-Druck" herauskristallisiert. Selfassembly meint die Fähigkeit von Einzelteilen, sich in einer anderen Umgebung spontan zusammenzusetzen. Beim 4D-Druck geht es eigentlich um eine ganz normale 3D-Produktion, wobei die Produkte nach dem Druckvorgang noch lange nicht fertig sind. "Alle Materialien enthalten Komponenten, die sich unter bestimmten Einflüssen wie Temperatur, Feuchtigkeit oder anderen externen Energien verändern", erklärt Skylar Tibbits gegenüber WirtschaftsWoche Online.

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Auswahl von 3D-Druck-Verfahren

  • Thermischer 3D-Druck

    Ähnlich der "Heißklebepistole" wird Material aufgetragen, das anschließend aushärtet.

  • Polyjet

    Ähnlich wie beim Tintendrucker wird Material tröpfchenweise aufgebracht und ausgehärtet - zum Beispiel wird Kunststoff durch UV-Strahlung polymerisiert.

  • 3D-Druck

    Ein Bindematerial wird auf eine Materialschicht (zum Beispiel Sand) aufgebracht - später wird das ungebundene Material abgenommen und die gewünschte Kontur bleibt stehen.

  • Selektives Laser-Sintern

    Eine Pulverschicht wird durch Wärme (Laser) verschweißt. Nach dem schichtweisen Aufbau kann das lose Material abgenommen werden und es bleibt die gewünschte Kontur stehen.

  • Laser-Sintern

    Direktes Materialschmelzen - ähnlich dem Pulverbett-Schmelzen, allerdings wird das Material bereits gezielt am gewünschten Ort aufgetragen und verschmolzen.

So wie Wasser in verschiedenen Aggregatzuständen seine Form verändert, dehnt sich Holz zum Beispiel bei Hitze aus. Metall und Plastik hingegen werden flüssig und härten bei Kälte aus. „Jedes Material hat verhält sich von Natur aus zu bestimmten Energien. Diese Energie können wir für unterschiedliche Designprozesse nutzen – je nachdem wie wir sie miteinander kombinieren“, sagt der Wissenschaftler. Es gebe kein Material ohne eigene Energie. Die Frage sei nur, wie diese Energie intelligent angewendet wird.

Ganz neu sind diese Phänomene nicht. In der Biologie und Nanotechnologie zeigen sie sich ständig und werden auch wissenschaftlich genutzt, beispielsweise bei der atomaren Wechselwirkung. Ein ganz einfaches Beispiel ist die sogenannte Denaturierung aus der Biologie. Dabei geht es um eine von Außen beeinflusste Veränderungen von Proteinen. Wer sich ein Spiegelei brät, verändert dessen Eiweißstruktur, das Ei verändert seine Form – allerdings irreversibel. Aus dem Spiegelei wird nie mehr das Ursprungsprodukt.

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