3D-Drucker erzeugt 4D-Strukturen aus Metall

Forscher am Imperial College of London haben einen elektrochemischen, multimetallischen 3D-Drucker entwickelt, der 4D-Strukturen herstellen kann. [...]

4D-Drucker funktionieren ähnlich wie 3D-Drucker, können aber Geometrien erzeugen, die auf Stimuli aus der Umwelt reagieren. Dadurch entstehen neue Möglichkeiten beim Design der Strukturen. Konstrukte aus dem 3D-Drucker des Imperial College reagieren spezifisch auf Hitzeschwankungen. Dadurch lassen sie sich gezielt umgeformen.

Metall statt Polymerstoffe

Die meisten 4D-Drucker benutzen Polymerstoffe, die allerdings hitzeanfällig sind. Multimetallische 3D-Drucker benutzen dagegen Metalle und arbeiten mit mehreren Materialien gleichzeitig. So entstehen Strukturen, die situativ auf Temperaturschwankungen reagieren und sich anpassen können. Diese 3D-Drucker sind allerdings kostspielig, da das Material mit Metallpulver und einem Laser bearbeitet werden muss. Der 3D-Drucker des Imperial College arbeitet dagegen mit elektrochemischen Prozessen und verändert so die Formbarkeit des Materials durch Hitze.

Bei Tests wurden die Materiale Nickel und Kupfer verwendet. Durch das Auftragen mehrerer Schichten und der Verwendung von Elektrolytlösungen wurden Metallstreifen erzeugt, die sich bei Hitzeschwankungen von 50 Grad bis 300 Grad als biegsam herausstellten. Die Streifen konnten auch in einem einfachen Stromkreis als Leiter verwendet werden. Der 3D-Drucker kann demnach Strukturen erzeugen, die auf Hitzestimuli reagieren. Laut Forschungsleiter Xiaolong Chen sind Metalle bei 3D-Druckern ein wichtiger Ansatz, um kosteneffizient 4D-Strukturen herzustellen. Die erzeugten Materialien seien anpassungsfähiger und billiger als Polymerstoffe, weswegen der 3D-Drucker eine Alternative zu echten 4D-Druckern darstellen soll.