Technologierecherche zum 4D-Drucken

Das 4D-Drucken gilt als eines der Technologiefelder mit dem größten Innovationspotenzial. Gemeint ist ein dreidimensionaler Druckprozess, bei dem sich die Materialien nach der additiven Verarbeitung unter Einwirkung eines äußeren Impulses selbsttätig verformen und Funktionen auslösen können. Der äußere Einfluss kann beispielsweise durch Licht, Magnetfelder, Temperaturschwankungen oder unter Feuchteeinwirkung ausgelöst werden. Auch wenn formveränderliche Materialien wie Formgedächtniswerkstoffe im 3D-Druck seit mehreren Jahren bereits untersucht werden, gilt das MIT in den USA als Namensgeber für das 4D-Printing.

Im Jahr 2013 wurden am Self-Assembly Lab von Skylar Tibbits erstmals die Ergebnisse zu sich selbst montierenden und aufbauenden Strukturen präsentiert. Mittlerweile sind Forscherteams an unterschiedlichen Einrichtungen weltweit damit beschäftigt, die möglichen Einsatzfelder des 4D-Druckens zu untersuchen und Anwendungsszenarien abzuleiten. Neben Applikationen in der Medizin, der Luftfahrt und der Architektur wurden vor allem Möglichkeiten für die Fahrzeugindustrie z.B. für formveränderliche Karosserieelemente sowie die Mode- und Bekleidungsindustrie untersucht und in Demonstratorprojekten getestet.

Projekt
Aufgabe war es, die wesentlichen Technologien und Möglichkeiten des 4D-Druckens sowie die weltweiten Forschungsaktivitäten zusammenzustellen und die Ergebnisse im Rahmen eines Workshops einem Entwicklungsteam des Automobilherstellers zu präsentieren. Erste Anknüpfungspunkte für den Transfer in Mobilitätslösungen sollten formuliert und einige Szenarien für die Nutzung im automobilen Zusammenhang skizziert werden.

Ergebnis
Neben einer 120-seitigen Präsentation mit allen wesentlichen nutzbaren Druckmaterialien, additiven Verarbeitungstechnologien und den weltweiten Forschungsleitprojekten, erhielt der Auftraggeber Dokumentationen zu einigen herausragenden Entwicklungsprojekten und eine Zusammenstellung wesentlicher Patente im Bereich des 4D-Druckens. Die Ergebnisse wurden im Rahmen einer Desktop-Recherche erfasst, außerdem wurden Kontakte aus dem Haute Innovation Netzwerk in die Analyse einbezogen.

Bild: Morphables – 4D-Textilien (Quelle: Cathryn McAnespy)