Materialkunde:

Wissenschaftler aus Singapur und Israel entwickelten das wahrscheinlich dehnbarste 3D-Druck-Material

 14. Februar 2017  Susann Heinze-Wallmeyer  

Forschern aus Israel und Singapur gelang es, eine Reihe von dehnbaren Materialien herzustellen, die sich für die Polymerisation eignen. Somit haben sie wahrscheinlich das aktuell dehnbarste 3D-druckbare Material entwickelt.

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Ihre Forschungsergebnisse stellten sie in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift „Advanced Materials“ unter dem Titel „Highly Stretchable and UV Curable Elastomers for Digital Light Processing Based 3D Printing“ vor, die am 07. Februar 2017 erschien. Ein wichtiger Bestandteil für eine größere Gestaltungsfreiheit ist der 3D-Druck. Hier lassen sich komplexe Geometrien realisieren, ohne dass die Festigkeit oder die Flexibilität darunter leiden.

3D-gedruckter Bucky Ball. (Bild: © Dinesh K. Patel at The Hebrew University of Jerusalem)

Herstellung der Elastomere

Die dehnbaren und zugleich UV-härtbaren Elastomere bestehen aus den EBECRYL-Harzstämmen 8413 (AUD) und 113 (EAA). Für den Druck dieses Verbundharzes kommt ein Pico Plus39 LED DLP 3D-Drucker des Herstellers Asiga 3D zum Einsatz. Damit die Elastizität erhalten bleibt, wird das Harzbad modifiziert. Dadurch bleibt die Temperatur bei 70 Grad Celsius.

Bewegliche Elemente.
Mit Luft bewegbares 3D-gedrucktes Material. (Bild: © Dinesh K. Patel, Hebrew University in Jerusalem)

Obwohl DLP die primäre Einsatzmethode darstellt, kamen die Forscher in ihrer Studie auch zu dem Schluss, dass die Technik auch bei anderen Bottich-Polymerisationen wie beispielsweise SLA und CDLP einsetzbar ist. Dazu wurden verschiedene flexible Strukturen erforscht, so unter anderem ein Greifer, der Gegenstände besonders sanft anfassen soll, sowie ein Bucky Ball. Mit ihm soll die Geometrie des SUV DLP 3D-Drucks demonstriert werden. Auch nachdem dieser 1000 Mal zusammengedrückt wird, behält er seine Elastizität.

Bucky Ball ist verschiedenen Krafteinwirkungen ausgesetzt.
Krafteinwirkungen auf Bucky Ball und schematische Darstellung. (Bild: © Dinesh K. Patel, Hebrew University in Jerusalem)

Bei der flexiblen Klauenform eines Greifers konnten die Forscher demonstrieren, wie sanft das Greifen empfindlicher Gegenstände erfolgen kann.

Professor Qi Ge von der Singapore University of Technology and Design, der an der Entwicklung des neuen Materials beteiligt war, äußerte sich zu den Ergebnissen folgendermaßen: Wir haben das dehnbarste 3D-druckbare Elastomer der Welt entwickelt. Unsere neuen Elastomere lassen sich bis zu 1.110 Prozent dehnen, was mehr als das Fünffache der Bruchdehnung eines handelsüblichen Elastomers ist, das für die UV-härtende 3D-Drucktechniken geeignet ist.“

Am Forschungsprojekt waren unter anderem Biao Zhang und Amir Hosein Sakhaei von der Singapur University of Technology and Design, Michael Layani von der Nanyang Technological University in Singapur und Shlomo Magdassi sowie Dinesh K. Patel an der Hebrew University in Jerusalem, Israel, beteiligt.

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