Selbstfaltende Strukturen

29. November 2017, 12:21 Uhr
Selbstfaltende Elemente (hier als weiße Rechtecke dargestellt) verbinden die semi-passiven Flächen von Origami-Strukturen. a: Eine flache Konstruktion aus sechs Flächen faltet sich zu einem Würfel. b: Auf die gleiche Weise wird ein Dodekaeder (Zwölfflach) erstellt. c: Das Miura-ori-Faltmuster besteht aus zwei verschiedenen selbstfaltenden Elementen (Bild: Royal Society of Chemistry/Materials Horizons/Creative Commons).
 
Selbstfaltende Elemente (hier als weiße Rechtecke dargestellt) verbinden die semi-passiven Flächen von Origami-Strukturen. a: Eine flache Konstruktion aus sechs Flächen faltet sich zu einem Würfel. b: Auf die gleiche Weise wird ein Dodekaeder (Zwölfflach) erstellt. c: Das Miura-ori-Faltmuster besteht aus zwei verschiedenen selbstfaltenden Elementen (Bild: Royal Society of Chemistry/Materials Horizons/Creative Commons).
 
Forscher an der TU Delft haben nach Vorbild von Origami im 3D-Druck flache Strukturen entwickelt, die sich zu dreidimensionalen Strukturen auffalten können (wie das Video am Beispiel natürlich einer Tulpe demonstriert). Die Objekte bauen sich in einer festlegten Reihenfolge auf: einige Teile ziehen sich eher zusammen als andere. Bis vor kurzem wurden dazu spezielle (und teure) Drucker und ebenso besondere Materialien benötigt. Die Forscher unter der Leitung von Professor Amir Zadpoor haben jetzt aber eine neue Technik entwickelt, mit der man solche Strukturen mit einem normalen 3D-Drucker und billigem Druckmaterial erzeugen kann.

Origami

Professor Zadpoor hat sich mittlerweile zu einem wahren Origami-Meister entwickelt. Sein Team verbindet die traditionelle japanische Faltkunst mit moderner 3D-Drucktechnologie, um Konstrukte zu schaffen, die sich zu allerlei 3D-Objekten zusammenrollen, drehen, knicken und falten können.
Bei diesem Shape-shifting, wie die Technik auch genannt wird, muss meist im großen Maße manuell vorgegangen werden. Das Team der TU Delft verwendet lediglich einen populären Ultimaker-Drucker und simples PLA-Druckmaterial. Darüber hinaus ist der gesamte Prozess automatisiert.

Programmierte Verzögerung

Da komplexe Strukturen in einer bestimmten Reihenfolge gefaltet werden müssen, wurden Verzögerungen in das Material programmiert (sequential shape-shifting). Dazu wurden während des Druckens bestimmte Stellen des Materials gestreckt und dieses so programmierte „Gedächtnis“ beim Erwärmen aktiviert.

Implantate

Die Kombination von Origami und 3D-Druck ist ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung besserer Knochenimplantate. Theoretisch ist es mit dieser Technik möglich, Implantate herzustellen, die von innen so porös sind, dass Stammzellen des Patienten daran anhaften können. Dadurch werden Implantate stärker und haltbarer. Weitere Informationen finden Sie hier.
 
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