"Durchbruch bei 3D-Druck": Neues Verfahren verbindet fest und weich
US-Forscher haben einen Durchbruch beim 3D-Druck mit einem neuen Verfahren vermeldet, das einen festen und weichen Materialverbund in einem Vorgang schafft.
Forscher der University of Texas in Austin haben ein neues 3D-Druckverfahren vorgestellt, das weiche und harte Materialien in einem einzigen Druck vereint. Die neue Methode soll davon inspiriert worden sein, wie beispielsweise Knochen und Knorpel Zähigkeit und Biegsamkeit miteinander verbinden, und könnte den Druck völlig neuer Geräte aus einem Guss ermöglichen, die sowohl Stärke als auch Flexibilität erfordern, berichtet Techspot.
Die in der Fachzeitschrift Nature Materials beschriebene Technologie basiert auf einem speziell zusammengestellten Flüssigharz und einem dem Bericht nach einzigartigen Dual-Light-Druckverfahren. Im Gegensatz zum herkömmlichen 3D-Druck, bei dem in der Regel Objekte mit einheitlichen Eigenschaften hergestellt werden, ermöglicht dieser Ansatz die präzise Platzierung sowohl harter als auch elastischer Bereiche innerhalb desselben Objekts.
Neues 3D-Druckverfahren: Das Licht macht den Unterschied
Herzstück des Verfahrens ist ein Harz auf Basis von Epoxy-Acrylat, das je nach Farbe des exponierten Lichts unterschiedlich reagiert. Wenn das Harz mit violettem Licht beleuchtet wird, verfestigt es sich zu einem weichen, gummiartigen Material. Wenn es jedoch mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird, verwandelt sich das gleiche Harz in einen steiferen, haltbareren Kunststoff, heißt es. Durch die sorgfältige Steuerung der eingesetzten Lichtbestrahlung können die Forscher so bestimmen, welche Teile des Objekts flexibel und welche starr sein werden.
Quelle: news.utexas.edu
"Durchbruch bei 3D-Druck": Neues Verfahren verbindet fest und weich (2)
Um eine starke Verbindung an der Schnittstelle der weichen und harten Bestandteile mit möglichst großer Haltbarkeit zu schaffen, haben die Forscher ein Molekül für das Harz entwickelt, bei der die beiden Verfestigungsreaktionen bei unterschiedlichen Lichtwellenlängen auf molekularer Ebene zusammenwirken. Auf diese Weise können auch allmähliche Übergänge zwischen den beiden Reaktionen geschaffen und abrupte Veränderungen vermieden werden, die das Material sonst versagen lassen würden.
Prothesen und Elektronikgeräte als Einsatzmöglichkeit
Um das Potenzial der Methode zu demonstrieren, haben die Forscher beispielsweise das Modell eines Kniegelenks mit starren "Knochen" und flexiblen "Bändern" gedruckt, die sich ähnlich wie ihre biologischen Gegenstücke reibungslos zusammen bewegen sollen. Außerdem wurde ein dehnbares elektronisches Gerät mit einem Golddraht hergestellt, der in einen Streifen eingebettet ist und sich in einigen Bereichen biegen ließ, während er in anderen Bereichen steif bleibt und so die Schaltkreise schützt.
Das neue Druckverfahren soll insgesamt schneller und präziser als frühere Versuche sein, weiche und harte Materialien miteinander zu verbinden, sowie obendrein auch leicht zugänglich. Die erforderliche Ausrüstung ist dem Bericht nach relativ einfach und erschwinglich, sodass es in Forschungslabors, Krankenhäusern und Bildungseinrichtungen eingesetzt werden könne, um beispielsweise maßgeschneiderte Prothesen und chirurgische Modelle sowie tragbare Sensoren und "weiche" Robotik zu ermöglichen.
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Bei FDM Druckern ist das durch Anpassung der Temperatur bei manchen Materialtypen berets möglich, mit MultiHead Druckern natürlich auch ganz materialagnostisch.