3D-gedruckte Objekte, die ihre Form unter Umweltbedingungen \u00e4ndern: Harvard-Forscher haben eine neue Methode f\u00fcr den 4D-Druck entwickelt. Inspiriert wurden sie dabei von der Pflanzenwelt.<\/p>\n
Eine Orchidee ver\u00e4ndert im Wasser ihre Form und bl\u00fcht auf – nur ist die Blume 3D-gedruckt. Sie besteht aus einem Hydrogel, das mit Naturfasern versetzt ist. Das Material erm\u00f6glicht es, dass sich das 3D-gedruckte Objekt unter Umwelteinfl\u00fcssen ver\u00e4ndert. 4D-Druck hei\u00dft diese Technik – mit der Zeit als vierter Dimension.<\/p>\n
Inspiriert ist die Arbeit der Harvard-Wissenschaftler um Jennifer Lewis von der Natur: Pflanzen reagieren auf Umweltreize. Sie wenden sich beispielsweise der Sonne zu, manche, wie Bohnen oder Wein, halten sich an etwas fest und ranken sich daran hoch. Die Funktionen dieser Pflanzenorgane wie Ranken, Bl\u00e4tter und Bl\u00fcten bilden die Wissenschaftler nach.<\/p>\n
Fasern verformen sich
\nDazu haben sie eine spezielle Tinte gemischt, die aus einem Hydrogel besteht, das Zellulosefibrillen enth\u00e4lt. Diese Fasern bilden \u00e4hnliche Mikrostrukturen, wie jene, die in Pflanzen Form\u00e4nderungen erm\u00f6glichen: Die Zellulose besteht aus Holz. Die Forscher machen sich dessen Faserstruktur zunutze: Ebenso wie sich Holz besser entlang der Faserrichtung spalten l\u00e4sst als rechtwinklig dazu, verformt sich es sich auch entlang der Faser anders als quer, wenn das Objekt mit Wasser in Kontakt kommt.<\/p>\n
Um festzulegen, welche Form es annimmt, haben die Wissenschaftler eine mathematische Formel entwickelt, mit der sich die Transformation vorausberechnen l\u00e4sst und wie der 3D-Drucker die Schichten aus der Biotinte ausbringen muss.<\/p>\n
Eigenschaften lassen sich einstellen
\nDas Druckverfahren mit der Verbundtinte erm\u00f6gliche es, formver\u00e4ndernde Geometrien mit einer Komplexit\u00e4t zu erschaffen, die sich mit keiner anderen Technik erzielen lie\u00dfen, sagt Sydney Gladman, einer der Autoren der Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Materials erschienen ist. “Au\u00dferdem k\u00f6nnen wir die Materialien variieren, um Eigenschaften wie Leitf\u00e4higkeit oder Biokompatibilit\u00e4t zu erreichen.”<\/p>\n
Solche 3D-gedruckten Objekte, die auf Umweltreize wie Feuchtigkeit, Licht oder Temperatur regierten, k\u00f6nnten in vielen Bereichen eingesetzt werden, sagen die Forscher: in der Medizin etwa, um Arzneimittel an einem ganz bestimmten Punkt im K\u00f6rper freizusetzen, beim sogenannten Tissue Engineering, in der Robotik oder f\u00fcr intelligente Kleidungsst\u00fccke.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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