3D Weaver Loom

Wundermaterial mit auxetischer Struktur

Design Report
3-2015

Verlag
Rat für Formgebung Medien (Frankfurt)

Wird ein Material bei Dehnung dicker und bei Druck schmaler, handelt es sich höchstwahrscheinlich um eine auxetische Struktur. Hinter diesen ungewöhnlichen Eigenschaften verbirgt sich jedoch im Inneren eine simple Geometrie, die nun auch von Designern im Rahmen additiver Fertigungsverfahren aufgegriffen wird. Der Designer Oluwaseyi Sosanya produziert dreidimensionale Gewebe auf Basis auxetischer Strukturen.

Material mit atypischem Deformationsverhalten

Designer haben heutzutage schier unendliche Auswahlmöglichkeiten aus verschiedensten Materialien. Und stetig kommen neue Materialien dazu. Egal ob starr, flexibel oder gar flüssig… jedem Material lassen sich bestimmte Eigenschaften zuordnen. Zieht man zum Beispiel ein Gummiband in die Länge wird es erfahrungsgemäß dünner. Auxetische Materialien weisen hingegen ein atypisches Deformationsverhalten auf. Werden diese auseinander gezogen, entstehen Hohlräume, die das Materialvolumen vergrößern, die Dichte jedoch abnimmt.

Physiker beschreiben dieses Phänomen mit der sogenannten Poissonzahl, eine Größe aus der Festigkeitslehre. Ist diese Zahl positiv, verhalten sich die Materialien so, wie die meisten Menschen es erwarten würden. Bei Kork liegt dieser Wert zum Beispiel bei annähernd 0,0 hingegen bei Gummi schon bei 0,5. Aufgrund der inneren Struktur auxetischer Materialien erreichen diese Werte von bis zu -1. Mit den besonderen mechanischen Eigenschaften, einer guten Bruchfestigkeit und hohen Energieaufnahme sind auxetische Materialien als Fasern oder Schäume vor allem für sicherheitstechnische Anwendungen oder in Stoß- und Schalldämpfern geeignet.

Der amerikanisch nigerianische Designer Oluwaseyi Sosanya hat im Rahmen seiner Abschlussarbeit an der Royal College of Art einen Webstuhl präsentiert, der 3 dimensionale auxetische Strukturen erstellen kann. Ähnlich dem 3D Druck werden die Objekte schichtweise aufgebaut. Jedoch ist das Ausgangsmaterial kein Kunststoff Filament, welches sich selbst verklebt, sondern ein Garn. Um die Gewebe aufbauen zu können, fährt ein Webkopf um senkrecht aufgestellte Metallstäbchen, die auf dem Aufnahmetisch fixiert sind. Sobald der Maschinencode der Gewebeschicht abgefahren ist, wird der Tisch um eine Ebene abgesenkt. Nach und nach entstehen so dreidimensionale Fadengelege mit den unterschiedlichsten Geometrien. Nach dem Webprozess können die Gewebe mit Silikon fixiert werden. Als erstes Anwendungsbeispiel zeigt Oluwaseyi Schuhsolen.

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Bild: Material 3D gedruckte im Weaver Loom (Quelle: Oluwaseyi Sosanya)