Placeholder

Mobilität

Warum der Handel seine Kunden besser kennen sollte

  • Vorheriger
  • Artikel
Placeholder

Mobilität

Die Klimaeffekte der Digitalisierung

  • Nächster
  • Artikel

Lesedauer

4 Minuten

Mobilität

Drucken in vier Dimensionen

Noch bevor sich der 3D-Druck wirklich flächendeckend durchgesetzt hat, kommt die Weiterentwicklung: der 4D-Druck.

Die Digitalisierung ermöglicht die Einbeziehung des Faktors Zeit in die additive Fertigung.

Wann immer es um Kleinserien geht, ist der 3D-Druck eine überlegenswerte Alternative zur herkömmlichen Produktion  – beispielsweise von Ersatzteilen, die man rasch benötigt, Prototypen in der Vorserienfertigung oder auch von eigenen Werkzeugen, um andere Tools herzustellen. Der 3D-Druck ist heute alltäglich, es gibt um wenige hundert Euro Drucker für daheim zu kaufen, Copyshops, aber beispielsweise auch der Elektrohändler Conrad bieten einfache und schnelle Lösungen.

In der industriellen Fertigung steckt natürlich mehr dahinter, da gilt es, strengste Sicherheitsvorschriften oder auch Herstellerangaben genauestens einzuhalten. Nicht auszudenken, wenn in einer sündteuren Produktionsanlage dank eines fehlerhaften 3D-Werkzeugs ein großer Schaden entsteht. Doch die großen Vorteile des 3D-Drucks – rasch, zeitnah, dezentral, flexibel – sprechen für diese „additive Fertigung“. Und noch bevor sich der 3D-Druck wirklich flächendeckend durchgesetzt hat, kommt die Weiterentwicklung: der 4D-Druck.

 

Der Faktor Zeit wird eingebaut

Der Unterschied zwischen beiden Produktionsmethoden liegt darin, dass eine vierte Dimension dazukommt – der Faktor Zeit. Unter 4D-Druck versteht man den Ansatz, ein Objekt dreidimensional (3D) zu drucken und zugleich mit der Fähigkeit zur Transformation zu versehen. Man lässt es sich also im Laufe der Zeit verändern bzw. bewusst verformen. Das geschieht dank smarter Technologien und Programme, die direkt in die Materialien eingebettet werden. So lassen sich Länge, Breite und Höhe der Objekte modifizieren, indem schon bei der Konzeption des Druckobjekts berechnet wird, wie sich Parameter wie Feuchtigkeitsgrad, Steifigkeit, Flexibilität, Magnetismus oder Temperatur eines Materials verändern.

Gedruckt wird weiterhin im Schichtverfahren – aber es wird „gesteuert“, wie sich die ausgewählten Materialien verändern, um sie optimal auf ihren Einsatzzweck abzustimmen. Oder, wie es Skylar Tibbits, Dozent am MIT und 4D-Druck-Pionier, gegenüber dem Fachmagazin „Factory“ auf den Punkt bringt: „Wir können anpassbare, intelligente Materialien erhalten, die ihre Form verändern, ihre Eigenschaften verändern. Wir können sie auf einzigartige Weise kombinieren, sodass sie als Sensoren, Aktoren oder Logik fungieren können.“

Die „Steuerung“ dieser Bauteile, so der Experte weiter, erfolge durch kreative Gestaltung des Materials und der Fugen, um später die Reaktion auf einen bestimmten Umweltimpuls – beispielsweise Wasseraufnahme bei den Fugen – hervorzurufen. Der Wandel eines bestimmten Bauteils oder Materials wird bereits im Vorhinein „eingetaktet“, um die Formveränderung ganz bewusst zu steuern.

 

Vom Weltraum bis zum Hausbau

Doch wo lässt sich diese Technologie anwenden? In weit mehr Bereichen, als man zunächst glauben würde – denn praktisch alles, was wir verwenden, verändert seine Form, wenn auch nicht immer in einem merkbaren Ausmaß. Und doch merkt man etwa bei tiefen Temperaturen, dass ein Auto „steifer“ wird, weil Blech- oder Aluteile erkalten. Noch strenger ist das im Weltraum, wo Solar-Panels oder Antennen extremen Druck- und Temperaturunterschieden ausgesetzt sind.

„Das Thema 4D-Druck ist absolut neu und faszinierend“, ist etwa Markus Roth, Obmann der Fachgruppe Unternehmensberatung, IT und Buchhaltung (UBIT) in der Wirtschaftskammer OÖ, begeistert. Für ihn hat das Thema Top-Priorität, zumal sich breite Anwendungsmöglichkeiten bieten – „beispielsweise im Hausbau, in der Medizin oder bei der Bekleidung“ (Roth).

Ein vielversprechender Ansatz, der allerdings noch etwas Reifezeit benötigt: Denn um alle Gedankenspiele und Möglichkeiten vom Labor in die industrielle Praxis zu transformieren, braucht es Forschungsarbeit – und sehr viel Programmierkunst!

Artikelübersicht