Ein Team von Forschern der Fudan University in Shanghai, der Southeast University in Nanjing und der University of Chinese Academy of Sciences hat laut einem Artikel in der South China Morning Post eine Methode für das Hinzufügen von Farbe zu 3D-gedruckten Teilen entwickelt, die die Sicherheit von Produkten verbessern soll. Die Forscher verwendeten für ihre Arbeit eine biokompatible Tinte, um farbige Teile zu ermöglichen, die das Aussehen durch strukturelle Färbung als Reaktion auf Wärme oder Lichtreize verändern. Sie gehen davon aus, dass ihr Material für tragbare Biosensoren oder kindersicheres Spielzeug einsetzbar ist.
Das Team erklärte:
„Wir glauben, dass unsere cholesterische Flüssigkristalltinte Licht auf den umweltfreundlichen 3D-Photonikdruck der nächsten Generation werfen kann. Die Tinte behält einen cholesterischen flüssigkristallinen Zustand bei, der die strukturelle Farbe hervorbringt.“
Vor bald zwei Jahren haben Forscher aus Illinois eine Methode vorgestellt, wie sie ein nanoskaliges Phänomen der Natur für den 3D-Druck mehrerer Farben mit einer einzigen Tinte nutzten.
Natürliche Alternative zu giftigen Farben
Die Farben, die in bestimmten Versionen von Verbraucherprodukten wie Haar- und Kleidungsfärbemitteln eingesetzt werden, verursachen oft gesundheitliche Probleme. Die Kampagne für nachhaltige Kleidung „good on you“ erklärte, dass viele der heute verwendeten Farbstoffe krebserregend sind. Die in der EU zwar verbotenen Azofarbstoffe werden anderorts leider immer noch verwendet. Für die Forscher waren die Pigmente zum Färben von Filamenten relevant, die von Material zu Material variieren und in bestimmten Konzentrationen toxisch sein können, wenn sie sich anhäufen. Das ist einer der Gründe, warum so viel Arbeit in die Einstufung von Teilen als „sicher“ für den Kontakt mit Lebensmitteln oder der Haut gesteckt wird (siehe PETG-3D-Drucker-Material). Oft kommt es zur Kreuzkontamination.
Die Färbung der mit Fused Filament Fabrication gedruckten Teile für ihre Endanwendung ist unabhängig vom Einsatzgebiet von entscheidender Bedeutung. Sie versuchten einen als Strukturfärbung bekannten Effekt zu reproduzieren, wie er von Tieren in Momenten von der Tarnung bis zum Anlocken eines Partners eingesetzt wird. Das Phänomen erzeugte die Illusion von Farbe über mikroskopisch strukturierte Oberflächen, die fein genug sind, um sichtbares Licht zu stören, ohne Pigmentierung zu erfordern.
Hauptautor der Studie, Shang Luoran, sagte:
„Wenn das Material beleuchtet wird, werden einige der Wellenlängen der Lichtquelle reflektiert, wodurch das entsteht, was wir als Farbe sehen. In der Natur entstehen auf diese Weise leuchtende und metallische Farben ohne Pigmente auf den Flügeln von Schmetterlingen und Insekten, Chamäleons und einigen Pflanzen.“
Von der Natur lernen – Entwicklung eines neuartigen 3D-Drucker-Materials
Sie kombinierten Gelatine und Hydrogel mit Hydroxypropylcellulose (HPC) und cholesterischen Cellulose-Flüssigkristallen (CLCs), um ihr neuartiges 3D-Druck-Material zu formulieren. Dabei stellten sie fest, dass HPC CLCs entwickeln, die leuchtende und metallische Farben erzeugen können. Die Integration eines thermisch ansprechenden Hydrogels ermöglichte es, den Prozess durch UV-Licht auszulösen. Das Team druckte Prototypen mit unterschiedlichen Formen auf flachen Oberflächen, wie zum Beispiel Alufolie und eine Laborbank, um die Farbverschiebungsfähigkeiten des Materials zu bewerten.
Sie gaben an, dass sich das Aussehen der Teile auf Abruf veränderte und suchen nun einen Weg, die Formel zu verbessern, wie zum Beispiel das Ersetzen der Hydrogele durch natürlich gewonnene Alternativen. Die Forscher nehmen an, dass ihre Tinte so essbar werden könnte und sich so ein neuer potenzieller Markt erschließt. Eine weitere Möglichkeit wäre es, das Material zur Herstellung von Teilen auf gekrümmten Oberflächen zu verwenden. Luoran erklärt abschließend, dass das Team erwartet, dass die Formulierung der Tinte weiter modifiziert werden kann. Bleiben Sie mit unserem Newsletter, den sie hier abonnieren können, über diese und weitere Neuigkeiten zum 3D-Druck informiert.
