7.01.2020
erschienen in GIESSEREI Heft 1|2020

4. Dimension der Fertigungstechnik

Forscher der ETH Zürich um die Professorin Kristina Shea haben ein Konstruktionsprinzip entwickelt, mit dem 3-D-gedruckten Objekten eine 4. Dimension hinzugefügt wird: die Zeit. Es sind bewegliche und veränderbare Objekte, die sich zu 3-D-Objekten entfalten lassen oder ihre Form in Abhängigkeit äußerer Einflüsse ändern.

„Unsere flach hergestellten Strukturen verändern ihre Konfiguration nicht irgendwie, sondern genau wie von uns vorgesehen“, sagt Tian Chen aus Sheas Gruppe. Außerdem können die Strukturen mit Gewicht belastet werden. Tragfähige 4-D-​Druck-Objekte konnte vor den ETH-​Wissenschaftlern noch niemand herstellen. Kern des Prinzips ist ein Hubelement, das einen von zwei möglichen Zuständen einnehmen kann: es ist entweder eingezogen oder ausgefahren. Zu komplexeren Strukturen kombiniert, kann ein und dasselbe Objekt mehrere stabile Formen einnehmen.

Vorteil ist z. B., dass die Strukturen eingezogen platzsparend transportierbar sind und dann am Zielort ausgefahren werden. Einsatzmöglichkeiten hierfür gibt es z. B. in der Raumfahrt. Um Strukturen zu realisieren, die sich temperaturabhängig verändern, arbeiten Forscher aktuell an pneumatischen Steuerungen oder testen quellende Materialien, die ihre Form je nach Feuchte verändern. Derzeit wird mit Polymeren gearbeitet – grundsätzlich müssten aber auch 4-D-Metallstrukturen möglich sein.

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