Graphen zählt zu den stärksten Materialien auf der Erde, doch war es bisher äußerst schwer bis unmöglich Graphen mittels 3D-Druckverfahren zu verarbeiten. Forschern der Virginia Tech und des LLN-Laboratory ist es eigenen Aussagen zufolge jetzt gelungen, ein neuartiges 3D-Druckverfahren zu entwickeln, das die Verarbeitung von Graphen mit einem 3D-Drucker in einer Auflösung von bis zu 10 Mikrometer möglich macht.

Anzeige

Graphen ist das stärkste Material auf der Erde. Graphen ist aber leider bisher nur schwer bis gar nicht geeignet für den 3D-Druck, doch das soll sich jetzt ändern. Graphen ist ein leistungsstarkes Material, das in der Luft– und Raumfahrt sowie Batterieindustrie benutzt wird. Ingenieure der Virginia Tech– und des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) haben zum 3D-Druck komplexer Graphenobjekte ein neuartiges Verfahren entwickelt, heißt es in einem Artikel auf der Website der Virginia Tech.

Die Technik wird immer anspruchsvoller, sodass beispielsweise medizinische Geräte aus äußerst starken Materialien gebaut werden müssen, weshalb Forscher jetzt auf den 3D-Druck mit Graphen setzen. Bisher konnte Graphen nur in Grundstrukturen oder 2D-gedruckt werden, wobei mehrere Versuche des 3D-Druckens unternommen wurden. Das reine Graphen war aber zu viskos, um mit dem Materialextrusion-3D-Druckverfahren gedruckt zu werden. Sogar als Verbundwerkstoff konnte Graphen nicht ganz einfach, aber doch mit dem stereolithographischen oder Lasersinterverfahren gedruckt werden. Erst vor Kurzem haben es MIT-Forscher geschafft, eine 3D-Graphenstruktur mithilfe eines 3D-Druckers zu erstellen.

3D-Druck vom stärksten Material auf der Erde

Jetzt haben auch die Ingenieure von Virginia Tech an einem Projekt gearbeitet, mit dem sie Graphenobjekte mit 3D-Druck herstellen konnten. Dadurch machten so einen bedeutenden Durchbruch, was die Anwendung von Graphen in der 3D-Druckbranche angeht. Graphen gilt als das stärkste Material auf der Erde und ist sogar zehnmal stärker als Stahl. Zudem hat es eine hohe thermische und Stromleitfähigkeit. 3D-gedruckte Graphenobjekte würden in bestimmten Branchen sehr begehrt sein – vor allem in der Luft- und Raumfahrt, im Bereich des Wärmemanagements, bei Katalyse und Sensoren sowie bei Batterien.

Graphenoktett auf Erdbeerblüte
Graphen zählt zu den stärksten Materialien der Welt (Bild © Virginia Tech).

Graphen besitzt eine Schicht aus Kohlenstoffatomen, die in einem Hexagonalgitter organisiert sind. Die aufeinandergestapelten Graphenblätter in einer dreidimensionalen Form bilden Graphit, das als Blei in Bleistiften bekannt ist, jedoch besitzt Graphit ziemlich schlechte mechanische Eigenschaften. Poröse Graphenstruktur ist als Graphen-Aerogel bekannt und hat bessere Eigenschaften. Jetzt sind Designer in der Lage eine Topologie zu erschaffen, die aus miteinander verbundenen Schichten aus Graphen besteht, die mit hoher Auflösung in jede gewünschte Form gebracht werden können.

Neues Verfahren ermöglicht 3D-Druck in Auflösung von bis zu 10 Mikrometer

Die komplexen Graphenstrukturen konnten zum ersten Mal dank dem Graphenoxid, einem Graphenvorläufer, erstellt werden, indem die einzelnen Schichten zu einem porösen Hydrogel vernetzt wurden. Durch Einfluss von Ultraschall auf das Graphenoxid-Hydrogel und der Zugabe von lichtempfindlichen Acrylatpolymeren konnte die gewünschte feste 3D-Struktur mittels Projektionsmikrostereolithographie erzeugt werden. Danach wurde die 3D-Struktur in einem Ofen zusammengeschmolzen, wobei ein leichtes und reines Graphen-Aerogel entstand.

Das Hauptergebnis erzielten die Forscher der Virginia Tech, indem Graphenstrukturen in einer feinen Größenordnung wie nie zuvor erzeugt wurden. Andere Verfahren ermöglichen das Drucken in einer Auflösung von bis zu 100 Mikrometer, doch die neue Technik ermöglicht das Drucken in einer Auflösung von bis zu 10 Mikrometer, wie in dem Artikel auf der Website der Virginia Tech nachzulesen ist. Dabei behält das Graphen weiterhin seine Haupteigenschaften.

Für viele Branchen würden 3D-gedruckte Graphenobjekte einige Probleme lösen oder auch die bestehenden Lösungen verbessern, da dieses Material mit seiner Stärke viele Vorteile mit sich bringt. Über die weitere Entwicklung dieses und anderer innovative 3D-Druckverfahren  bleiben Sie mit einem kostenlosen Abonnement des 3D-grenzenlos Newsletters informiert (hier abonnieren).

Anzeige

TOP 10 verkaufte 3D-Drucker der 34. Kalenderwoche 2019

Platzierung diese WochePlatzierung letzte WocheGerätAktionspreisAktion / GutscheinZum ShopLagerDetailsMehr InfosGültig bisRabattierte Stückzahl
1 (+7)7Alfawise U30 Pro196,90 €Flash SalekaufenChina15.07.201950
2 (+-0)2Alfawise U30143,20 €

GBEUWU30

kaufenEU (Fast-23)- Bestes Preis-Leistungs-VerhältnisTestbericht lesen15.07.201950
3 (-2)1Creality3D – Ender 3157,52 €

6QQB3QASL0

kaufenChina (CN-099)- Bestes Preis-Leistungs-Verhältnis
- TOPSELLER 2018
Testbericht lesen15.07.201950
4 (-1)5Creality3D CR-10S Pro501,20 €Flash SalekaufenChina (CN-099)15.07.201950
5 (-2)3Creality3D Ender – 3X196,01 €Flash SalekaufenChina (CN-099)15.07.201950
6 (-2)4Alfawise U20239,76 €Flash SalekaufenEU (Fast-23)- SCHNELLER VERSAND AUS EU!Testbericht lesen15.07.201950
7 (NEU)-Zonestar P802QR2179,00 €Flash SalekaufenChina (CN-099)15.07.201950
8 (NEU)-Alfawise U20 Pro420,65 €Flash SalekaufenChina (CN-099)15.07.201950
9 (+1)10Alfawise U20 Plus337,44 €

GBU20PLUS

kaufenChina (CN-099)- Neuer 3D-Drucker15.07.201950
10 (Wiedereinsteiger)10+Creality3D - Ender 3 PRO209,05 €

GBEnder3pro

kaufenChina (CN-099)- Steigende Nachfrage15.07.201950
OUT (-4)6Anet A8133,20 €Aktion beendet.kaufenChina- Beliebter KlassikerABGELAUFENAktion beendet.
OUT (-2)9Creality3D CR - 10S346,32 €Aktion beendet.kaufenEU (Fast-23)- Umfangreiche AusstattunglesenABGELAUFENAktion beendet.
OUT (-1)10Two trees Saphir S351,00 €Aktion beendet.kaufenChina- Neuer 3D-DruckerABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTAlfawise C10 Graviermaschine144,00 €Aktion beendet.kaufenChinaGraviermaschineABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTTronxy X5S262,44 €Aktion beendet.kaufenEU (Fast-08)ABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTEasythreed Mini108,00 €Aktion beendet.kaufenChinaABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTKOHON KH01320,40 €Aktion beendet.kaufenEU (Fast-23)ABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTTronxy X5S – 400323,63 €Aktion beendet.kaufenChinaABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTTevo Flash395,55 €Aktion beendet.kaufenChinaABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTAlfawise C10152,82 €Aktion beendet.kaufenChina- Graviermaschine als ideal Ergänzung für jede Makers-WerkstattABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTTronxy X5251,71 €Aktion beendet.kaufenEU (Fast-08)ABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTGEEETECH A20M332,62 €Aktion beendet.kaufenChinaABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTJGAURORA A5S134,84 €Aktion beendet.kaufenChinaABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTAnet A6144,73 €Aktion beendet.kaufenEU- Beliebter KlassikerlesenABGELAUFENAktion beendet.
OUTOUTJGAURORA A5X332,62 €Aktion beendet.kaufenEUlesenABGELAUFENAktion beendet.

Gutschein-Code funktioniert nicht? Hier melden | Alle 3D-Drucker-Gutscheine | 3D-Drucker kaufen


Newsletter – 3D-Drucker-News per E-Mail:

Zur Anmeldung und Anmeldeinformationen