Wissenschaft: Forscher der Stanford University nutzen 3D-Drucker für wissenschaftliche Erdforschung

 11. August 2016  Andreas Krämer  

Forscher der Stanford University setzen 3D-Drucker für die Erdforschung ein. Die Forscher untersuchen die mikroskopischen Strukturen der Gesteine. Die 3D-Drucker helfen dabei die Strukturen physisch greifbar zu machen. Ziel dieses bisher weltweit einmaligen Forschungsverfahren ist es, das Verfahren in naher Zukunft auch zur Erforschung der Gesteine auf dem Mars einzusetzen.

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Logo Stanford UniversityEin Forscherteam der Stanford University verwendet das Fertigungsverfahren 3D-Druck um die mikroskopischen Strukturen von Gestein auf der Erde und später vom Mars intensiv zu untersuchen. In ihrer Studie „Effects of changes in rock microstructures on permeability: 3-D printing investigation” diskutieren die Forscher die Möglichkeit des Einsatzes der 3D-Drucktechnik zur Erforschung weit entfernter Gesteine. Mit einer neuen Technologie, die den 3D-Druck und ferngesteuerte 3D-Bildgebung kombiniert, glauben die Wissenschaftler der renommierten Stanford University eventuell Repliken von Gesteinen des Mars oder Mondes fertigen zu können.

Wie Tiziana Vanorio, Assistant-Professorin für Geophysik an der Stanford School of Earth, Energy & Enviromental Sciences, in dem verlinkten Paper erklärt, könne 3D-Druck dabei helfen die interessantesten Proben für eine Rückkehr zur Erde und deren weiteren Erforschung auszuwählen. Die Studie sei der erste Schritt in diese Richtung. Gedruckte Gesteinsproben könnten wegen ihrer Auflösung ihre tatsächlichen Eigenschaften wie Porosität oder Permeabilität offenbaren. Der 3D-Druck erlaube, digital Änderungen an der Porenskala und später dem Felsen durchzuführen, das für Labortests geeignet ist.

Erdforschung mit 3D-Druck
3D-Druck im Einsatz zur Erdforschung (Bild © onlinelibrary.wiley.com/Stanford University).

Zwei 3D-Drucker sind für die Forschungen im Einsatz

Das Studium von Änderungen in der Mikrostruktur von Gestein kann Forschern dabei helfen, mehr darüber zu lernen, wie das Gestein entstanden ist und wie Flüssigkeiten sich durch sie bewegen. Die Forscher testeten der Studie zufolge zwei unterschiedliche Druckermodelle. Zum einen einen SLA 3D-Drucker von Formlabs und zum anderen einen industriellen 3D Systems ProJet-3D-Drucker. Beide 3D-Drucker sind bekannt für sehr gute Druckergebnisse und im höherpreisigen Segment der 3D-Drucker einzuordnen.

Beim Druck der mikroskopischen Kanäle und Hohlräume eines kleinen Karbonatfelsens gewann der Projet-3D-Drucker wegen seiner hohen Druckauflösung. Im Anschluss wurden am digitalen 3D-Modell strukturellere Veränderungen simuliert. Die so veränderten Gesteine wurden ebenfalls gedruckt und auf ihre physischen Eigenschaften untersucht. Die Vergleichswerte dienen den Wissenschaftlern für weitere Forschungen.

Auf die Idee, die Strukturen von Gestein zu drucken, kam Tiziana Vanorio, über ein Paar Schuhe. Das Unternehmen habe mit einem 3D-Scanner die genaue Größe und Form ihrer Füße festgestellt. Im Anschluss wurden darauf basierend mit einem 3D-Drucker exakt auf sie angepasste Schuhe hergestellt (mehr zum Thema „Schuhe aus dem 3D-Drucker„).

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