Das Schweizer Forscherteam für weiche und komplexe Materialien an der ETH Zürich hat mit Flüssigkristallpolymeren und kostengünstigen FDM-3D-Druckern einen bioanalogen Ansatz für den 3D-Druck von leichten aber trotzdem starken Strukturen entwickelt. Die Forscher waren in der Lage, 3D-gedruckte Objekte aus einem einzigen recycelbaren Material mit mechanischen Merkmalen herzustellen.

Anzeige

Die ETH Zürich ist für ihre herausragenden Technologien und Entwicklungen mit Bezug auf die 3D-Drucktechnologie bekannt, wie zum Beispiel einem 3D-gedrucktesn funktionsfähigen Silikonherz, einem Hydrogel für den 3D-Druck von lebenden Bakterien oder zuletzt mit „Smart Lab“ einer smarten Hausdecke aus Sand. Die neueste Entwicklung der Schweizer Forscher bezieht sich auf leichte und zähe Strukturen, die mithilfe eines FDM-3D-Druckers und eines Flüssigkristallpolymers additiv hergestellt werden können.

Holz und Spinnenseide

Wenn leichte und zugleich starke Materialien benötigt werden – etwa bei biomedizinischen Implantaten, in Fahrzeugen und Flugzeugen – werden in der Regel faserverstärkte Polymerstrukturen verwendet. Solche leichten Materialien erfordern trotz ihrer hohen Festigkeit und Steifigkeit arbeits- und energieintensive Fertigungsprozesse. Die Ergebnisse dabei sind leicht zerbrechlich, spröde sowie schwierig zu recyceln und zu formen. Die Forscher der ETH Zürich ließen sich von zwei in der Natur existierenden Materialien inspirieren: Holz und Spinnenseide. Spinnenseide erhält durch den hohen Grad an molekularer Seidenproteinausrichtung entlang der Faserrichtungen ihre unvergleichlichen mechanischen Eigenschaften.

Darstellung von 3D-Druck hierarchischer, thermotroper LCPs mit Fused Deposition Modeling
Die Forscher der ETH Zürich ließen sich von zwei in der Natur existierenden Materialien inspirieren: Holz und Spinnenseide. Bild © ETH Zürich)

Das Forscherteam hat als FDM-Ausgangsmaterial ein Flüssigkristallpolymer verwendet und konnte so die Eigenschaften der Spinnenseide reproduzieren. Es wurden außerdem die anisotropen Fasereigenschaften verwendet, indem entsprechend den spezifischen Belastungsbedingungen der Umgebung die lokale Druckpfadrichtung angepasst wurde. Dieses Konstruktionsprinzip findet man beim Holz entlang der Spannungslinien, berichtet das Team auf der Website der ETH Zürich in einem Artikel. Die 3D-gedruckten LCP-Strukturen demonstrieren komplexe Geometrien, hierarchische Architekturen und beispiellose Zähigkeit und Steifigkeit. Sie sind im Vergleich zu den modernen 3D-gedruckten Polymeren viel stärker.

3D-gedruckte Proben mit Drucklinien
3D-gedruckte Proben mit Drucklinien Bild © ETH Zürich)

Die neue Technologie könnte eine entscheidende Rolle bei Energiegewinnungs- und verschiedenen strukturellen biomedizinischen Anwendungen spielen. Da diese Forschung mit einem kommerziellen FDM-3D-Drucker und einem leicht verfügbaren Polymer durchgeführt wurde, hofft das Forscherteam, dass dieses Material von der Open-Source-Community und vielen Nutzern der additiven Fertigung übernommen wird, um komplexe, starke und leichte 3D-gedruckte LCP-Objekte herstellen zu können.

YouTube

Mit dem Laden des Videos akzeptieren Sie die Datenschutzerklärung von YouTube.
Mehr erfahren

Video laden

TOP 10 verkaufte 3D-Drucker der 39. Kalenderwoche 2020

Platzierung3D-DruckerAktionspreisAktion / GutscheinZum AngebotInfos zum Gerät
1Artillery Sidewinder-X1331,10 €

N4C0B46DE6DEB001

kaufenProduktvorstellung lesen
2QIDI TECH X-Max1.199,00 €Flash Salekaufen
3QIDITECH Large X-Plus687,14 €Flash Salekaufen
4Artillery GENIUS239,94 €Flash SalekaufenTestbericht
5Anycubic Chiron368,94 €Flash Salekaufen
6ANYCUBIC Mega X343,14 €Flash SalekaufenTestbericht
7ANYCUBIC Mega-S179,74 €Flash Salekaufen
8Alfawise U30 Pro237,35 €

GB720SALE194

kaufen
9Flying Bear Ghost 4S309,59 €

F5079D62CDE27001

kaufen
10Creality Ender 3153,94 €

F4FE9A937B5EB000

kaufen
OUTTRONXY X5SA327,89 €kaufen
OUTELEGOO Mars
241,37 €kaufen
OUTCreality CR-10 V2429,14 €

S4FFCD1E79A27000

kaufen
OUTEcubMaker 4 in 1545,58 €kaufen
OUTAnycubic Photon-S372,53 €kaufen
OUTANYCUBIC MEGA ZERO160,57 €kaufen
7Alfawise U30171,99 €

ALFAWISEU30T

kaufenTestbericht
OUTAlfawise U20269,6 €kaufenTestbericht
OUTNOVA3D Bene4 LCD362,30 €kaufen
OUTCreality Ender 3 V-Slot187,63 €kaufenTestbericht
OUTTRONXY D01426,39 €kaufen

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