4D-Druck
Der 4D-Druck (auch 4-D-Druck) ist wie der 3D-Druck ein Verfahren, bei dem das Material Schicht für Schicht aufgetragen wird und so dreidimensionale Gegenstände (Werkstücke) erzeugt werden, aber dabei auch noch die vierte Dimension, die Zeit, für fertige Werkstücke berücksichtigt wird. Dadurch können sich die Gegenstände unter einem bestimmten sensorischen Auslöser wie zum Beispiel bei dem Kontakt mit Wasser, Wärme, Vibration oder Schall bewegen und/oder verändern (intelligenter Werkstoff).[1] Der 4D-Druck befindet sich in einem frühen Entwicklungsstadium und verbindet mehrere Wissenschaften wie Bioengineering, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Chemie und Informatik und Ingenieurwissenschaften.[2]
Hypothetische Anwendungsbereiche Bearbeiten
Die möglicherweise denkbaren Anwendungsbereiche sind:
- Haus und Garten (z. B. automatischer Aufbau von Möbeln, sich anpassendes Rasenfeld)[3][4]
- Gebäudesicherheit, Architektur, Umweltschutz und Energietechnik (z. B. selbstregenerierendere Rohre)[3]
- Bekleidungs- und Textilindustrie (z. B. für die Anpassung an das Wetter)[5]
- Luft- und Raumfahrttechnik, Transport und Verkehrstechnik (z. B. Anpassung des Materials nach Umweltbedingungen, formverändernder Raumanzug, selbstaufbauende Schranken)[6][7]
- Medizintechnik und Biologie (z. B. mitwachsende Implantate, aufschrumpfbare Freihand-Türöffner, Bioprinter)[3][8]
- Aktorik (z. B. formvariable Greifer)[9]
Vor- und Nachteile Bearbeiten
Durch den Einsatz von 4D-Druck-Verfahren lassen sich Gegenstände platzsparender und kostengünstiger transportieren. Außerdem lässt sich im Gegensatz zum 3D-Druck auch noch eine sensorische ausgelöste Bewegung oder Verformung hervorrufen, was die Objekte zu intelligenten Werkstoffen werden lässt.
Die Technologie befindet sich in einem frühen Entwicklungsstadium, in dem noch viele Fragen offen bleiben. Für einige Anwendungen sind zudem andere sensorische Systeme zur Zeit sinnvoller oder zumindest kostengünstiger.[10]
Einzelnachweise Bearbeiten
- ↑ Werner Pluta: 3D-Druck + Zeit = 4D-Druck. In: Golem. 28. Februar 2013, abgerufen am 28. August 2023.
- ↑ Yi-Chen Li, Yu Shrike Zhang, Ali Akpek, Su Ryon Shin, Ali Khademhosseini: 4D bioprinting: the next-generation technology for biofabrication enabled by stimuli-responsive materials. In: Biofabrication. Band 9, Nr. 1, 2017, ISSN 1758-5090, S. 012001, doi:10.1088/1758-5090/9/1/012001 (iop.org [abgerufen am 28. Dezember 2017]).
- ↑ a b c Harald Czycholl: 4D-Druck macht Produkte beinahe lebendig. In: Welt. 22. Februar 2014, abgerufen am 28. August 2023.
- ↑ Anwendungsbereiche moderner Drucktechnologien. In: wissen.de. Abgerufen am 28. August 2023.
- ↑ Remziye Korner: Forscher der University of Maryland College Park entwickeln eine 3D-gedruckte Faser für Kleidung, die dem Körper künftig Abkühlung verschafft. In: 3D-grenzenlos. 14. November 2017, abgerufen am 28. August 2023.
- ↑ Jörn Brien: 4D-Druck: Forscher stellen neues Verfahren vor. In: t3n. 9. Mai 2017, archiviert vom am 17. April 2019; abgerufen am 28. August 2023.
- ↑ Andreas Schulte, Thomas Mersch: Der Schrank baut sich von selbst auf. In: Handelsblatt. 26. April 2017, archiviert vom am 7. Juli 2022; abgerufen am 28. August 2023.
- ↑ Dilip Chalissery, Dennis Schönfeld, Mario Walter, Inga Shklyar, Heiko Andrae: Highly Shrinkable Objects as Obtained from 4D Printing. In: Macromolecular Materials and Engineering. n/a, n/a, 27. September 2021, ISSN 1439-2054, S. 2100619, doi:10.1002/mame.202100619.
- ↑ Dilip Chalissery, Dennis Schönfeld, Mario Walter, Fabian Ziervogel, Thorsten Pretsch: Fused Filament Fabrication of Actuating Objects. In: Macromolecular Materials and Engineering. 21. Juli 2022, ISSN 1438-7492, S. 2200214, doi:10.1002/mame.202200214.
- ↑ Drucken in vier Dimensionen. In: FutureZone. 8. Mai 2017, archiviert vom am 6. November 2020; abgerufen am 28. August 2023.