Forscher der University of New South Wales (UNSW) haben eine neue Methode vorgestellt, wie sie fehlerhaft 3D-gedruckte Kunststoffobjekte mit LED-Licht und einem Reagenz reparieren können. Der gesamte Prozess ist einfach und unkompliziert und führt zu einem schnellen, starken Ergebnis, heißt es von den Forschern. Gerade in der Massenherstellung soll das Verfahren dazu beitragen weniger Plastikmüll zu produzieren.

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Kunststoff ist ein Material das besonders häufig Anwendung im 3D-Druck findet. Es ist schnell verfügbar, kostengünstig und ermöglicht die Verarbeitung mit einer großen Anzahl von 3D-Druckern. Kunststoff ist jedoch nicht besonders umweltfreundlich. Je nach Materialeigenschaften können 3D-gedruckte Kunststoffobjekte anfällig für Bruch sein. Wird das Objekt in einem Stück in 3D gedruckt, kann es bei Bruchstellen komplett unbrauchbar werden. Wenn das fehlerhafte Objekt im Anschluss nicht mehr repariert werden kann, wird es weggeworfen, was für das ohnehin schon bestehende Plastikmüllproblem nicht förderlich ist. Forscher der University of New South Wales (UNSW) haben einer Pressemitteilung zufolge deshalb an der Entwicklung einer Methode gearbeitet die das Problem ändern soll. Im Fachjournal Angewandte Chemie haben sie ihre Arbeit mit dem Titel „A Photoinduced Dual-Wavelength Approach for 3D Printing and Self-Healing of Thermosetting Materials“ veröffentlicht.

Reparatur mit Licht und einem Reagenz

Das Forscherteam verwendet Licht und ein Reagenz, damit sich der Kunststoff selbst heilen kann. Sie bestrahlen die Problemstelle mit LED-Licht. Die Verwendung des Reagenz zusammen mit dem LED-Licht löst eine chemische Reaktion aus, die beide Bruchstücke miteinander verschmilzt. Durch die Reaktion ordnen sich die Partikel unter Lichteinwirkung neu an, was zur Verschmelzung der Bruchstücke führt. Es dauert circa eine Stunde, bis der Prozess durch ist und der Kunststoff als „geheilt“ gilt.

Beispiel Geigen gedruckt, gebrochen, geheilt
Die 3D-gedruckten Objekte, die mit dem Reagenz behandelt wurden, wie diese Geige, können selbst heilen, wenn sie unter UV-LED-Licht platziert werden (Bild © UNSW).

Das Ergebnis ist außerdem stärker als vorher. Der ganze Vorgang ist einfacher und gelingt schneller als bisher bekannte Wege, die bis zu 24 Stunden dauern können und mehr Aufwand benötigen, heißt es in der Mitteilung der UNSW weiter.

Forscher der Ingenieurschule an der University of Southern California in den USA haben vor einigen Jahren einen anderen Ansatz vorgestellt. Sie haben ein selbst reparierendes Gel entwickelt, das mit Fotopolymerisation in kurzer Zeit auftretende Risse selbst reparieren kann. Die Forscher aus Sydney möchten ihre Methode in den Bereichen nutzen, wo Hightech-Spezialkomponenten wie Elektronik und Sensoren zum Einsatz kommen. Auch Großserienproduktionen könnten davon profitieren, wenn sie Kunststoffobjekte schneller und einfacher reparieren können, denn gerade dort summiert sich die Menge an weggeworfenem Kunststoff. Die Methode der Forscher aus Australien ist ein geeigneter Ansatz für die Produktion und hilft dabei, Plastikmüll weiter zu reduzieren. Über zukünftige Entwicklungen in diesem Forschungsbereiche berichten wir auch zukünftig im 3D-grenzenlos Magazin (Newsletter abonnieren).

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