Mobile-Menu

4D-Druck Selbstwachsende 3D-gedruckte Mikrostrukturen

Quelle: Universität Heidelberg, Redakteur: Dorothee Quitter |

Anbieter zum Thema

Ruprecht-Karls Universität Heidelberg
SAB Bröckskes GmbH & Co KG
Telefonica Germany GmbH & Co. OHG
Transition Technologies PSC Germany GmbH

Forschern der Universität Heidelberg ist es mithilfe von programmierbaren Materialien gelungen, komplexe Mikrostrukturen mit „lebensechten“ Eigenschaften im 3D-Druck herzustellen. Die verwendeten intelligenten Polymere können sich als vierte Dimension in nur wenigen Stunden auf das Achtfache vergrößern.

Aufgrund dynamischer chemischer Verbindungen können die mikrometrischen 3D-Gebilde aus Alkoxyaminen innerhalb weniger Stunden um das Achtfache ihres Volumens wachsen und sich verhärten. Hier zu sehen nach null, zwei und vier Stunden.
Aufgrund dynamischer chemischer Verbindungen können die mikrometrischen 3D-Gebilde aus Alkoxyaminen innerhalb weniger Stunden um das Achtfache ihres Volumens wachsen und sich verhärten. Hier zu sehen nach null, zwei und vier Stunden.
(Bild: newsimage369947 /Christoph Spiegel / CC BY )

Auf den ersten Blick sind es nur possierliche Tierchen. Doch die mikroskopisch kleinen Kraken und Geckos könnten künftig in der Mikrorobotik oder Biomedizin neue Möglichkeiten erschließen. Denn die 3D-gedruckten Mikrostrukturen bestehen aus neuartigen Materialien – sogenannten intelligenten Polymeren –, die in ihrer Größe und ihren mechanischen Eigenschaften je nach Anforderung mit hoher Präzision angepasst werden können. Entwickelt wurden diese programmierbaren Materialien und die „lebensechten“ 3D-Mikrostrukturen im Rahmen des Exzellenzclusters „3D Matter Made to Order“ (3DMM2O), der von der Ruperto Carola und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) getragen wird.

Programmierbare Materialien für die vierte Dimension

Das Konzept, bei dem programmierbare Materialien eingesetzt werden, wird als 4D-Druck bezeichnet. Dabei bezieht sich die vierte Dimension auf die Fähigkeit dreidimensional gedruckter Objekte, ihre Eigenschaften im Verlauf der Zeit zu verändern. Ein typisches Material für den 4D Druck sind Formgedächtnispolymere – intelligente Materialien, die als Reaktion auf einen externen Stimulus wie die Temperatur aus einem verformten Zustand zu ihrer ursprünglichen Form zurückkehren können.

Dynamische chemische Bindungen lassen 3D-gedruckte Strukturen wachsen

Nun ist es den Forschern in den Laboren des Molecular Engineering der Universität Heidelberg mithilfe von adaptiven Materialien gelungen, komplexe 3D-Mikrostrukturen wie Geckos und Kraken mit „lebensechten“ Eigenschaften herzustellen. Diese Materialien beruhen auf dynamischen chemischen Bindungen. Besonders gut eignen sich nach Angaben der Heidelberger Wissenschaftler dafür sogenannte Alkoxyamine. Nach dem Druckvorgang sorgen diese dynamischen Bindungen dafür, dass die komplexen, mikrometrischen Gebilde in nur wenigen Stunden um das Achtfache ihres Volumens wachsen und sich verhärten, wobei die Form erhalten bleibt.

Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Advanced Functional Materials“ veröffentlicht (1. Paper, 2. Paper).

(ID:48688902)

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung.

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

Weiterführende Inhalte