Erfahre wie 4D Drucker den 3D Druck revolutionieren

Wie 4D Drucker den 3D Druck revolutionieren.

Obwohl der 3D Druck bereits revolutionär und vermutlich unsere Zukunft massiv beeinflussen wird, wird bereits weitergedacht: Seit einiger Zeit wird an sogenannten 4D Druck geforscht. Der Unterschied zu 3D Druck liegt hierbei beim Objekt selbst.

Nachdem es von einem 4D Drucker gefertigt wurde, bleibt es nicht wie nach einem 3D Druck statisch, sondern verfügt durch sensorische Auslöser wie Wasser, Wärme oder Schall über verformbare Eigenschaften.

Die vierte Dimension (4D) ist also die Zeit. Diese Verformungsmöglichkeiten machen 4D Drucke zu sogenannten intelligenten Werkstoffen. Bei Bedarf können sich diese zugunsten des angestrebten Ziels anpassen.

Aufgrund der unglaublichen Komplexität müssen mit Bioengineering, Chemie, Informatik, Ingenieurswissenschaften, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik unglaublich viele Wissenschaften vereint werden, weshalb der 4D Druck noch ganz am Anfang steht.

 

 

Die Entstehung von 4D Druck

Die 4D Drucker Zukunft könnte die 3D Drucker Zukunft ablösen

4D Drucker sind die Zukunft der 3D Drucker.

Der Grund für die Beschäftigung mit 4D Druck war vermutlich die Untersuchung des Warping. Warping bedeutet hierbei nichts anderes als Verzug und bezieht sich auf die Verformung eines Gegenstands bei zu schneller Abkühlung.

Deshalb wurde auch umgekehrt gedacht, sodass ein der gedruckte Gegenstand in Zukunft bei Hitze ebenfalls verformen kann.

An 4D Druck wird aktuell aber vor allem von verschiedenen Universitäten und Unternehmen geforscht: Das Massachusetts Institute of Technology, Harvard Technology, ETH Zürich und die Unternehmen Autodesk und Stratasys sind aktuell führend bei der Entwicklung.


Als Vorbild diente Harvard neben den stetigen Entwicklungen der 3D Drucker Geschichte besonders die Natur. Beim 4D Druck dient Zellulose, welches Pflanzen zur Transformation benutzen, als Druckmaterial. Dieses gelartige verformbare Material verändert sich erst durch den sensorischen Auslöser Wasser zur Zielform. Die ETH Zürich setzt dagegen auf 4D Drucke aus einem starren Polymer für den Hauptkörper, welches durch bewegliches Polymer ergänzt wird.

Ziel ist es hier ein 4D Druck mit zwei möglichen Zuständen zu erstellen. Die 4D Drucke sollen dabei durch eine zweidimensionale Ebene transportfähig und sich bei Bedarf wieder zu einem dreidimensionalen Objekt verformen.


 

Wie 4D Druck entstand (Englisch)

 

 

 


Mögliche Anwendungsbereiche von 4D Druckern

Natürlich sind die Anwendungsbereiche von 4D Druck den Anwendungsbeispielen von 3D Druck sehr ähnlich. Das verformbare Material bietet hier jedoch neue Möglichkeiten und revolutioniert bereits etablierte Anwendungsbereiche:


 

Medizin

In der Medizin könnten 3D Drucker in Zukunft neue Organe drucken. Problemtisch wird es doch bereits dann, wenn beispielsweise einem Kind ein Organ eingesetzt wird. Das Kind und sein Körper wächst mit der Zeit, sodass das vorher funktionsfähige Organ auf Dauer nicht mehr wie gewünscht arbeiten kann.

4D Druck könnte neben dem Wegfallen von Spenderlisten, Abstoßung von fremden Organen und im Allgemeinen verminderter Lebensqualität genau dieses Problem lösen. Durch einen Durchbruch im 4D Druck könnten 3D Drucker Organe verformbare Eigenschaften erhalten und damit mit dem Körper mitwachsen. Zudem wäre die Kontrolle über Form, Porengröße und die Vernetzung des 3D Drucker Organs im Gegensatz zu Implantaten individuell anpassbar.

Bauindustrie

4D Drucker könnten die 3D Drucker Zukunft auch in der Bauindustrie verbessern. Mithilfe von intelligenten Werkstoffen könnten selbst regenerierende Bauteile wie zum Beispiel Rohre gebaut werden. Der bereits existierende 3D Drucker Hausbau könnte so verbessert werden.

Ein altes Haus müsste dann beispielsweise nicht mehr restauriert werden und die entfallenden Instandhaltungskosten würden auf Dauer die erhöhten Kosten von selbstreinigenden Rohren wettmachen. Zudem könnte intelligenter Sonnenschutz, der auf die Außentemperatur reagiert, die Klimaanlage im Haus unterstützen.

Die Bauindustrie verwendet 4D Druck

Die Logistik verwendet 4D Druck

Logistik

Besonders angenehm für Kunden wären Logistikunternehmen, die die neue 4D Technologie nutzen.

Produkte, wie beispielsweise Schränke, könnten optimal platzsparend in kleinen Paketen versendet werden, ehe sie sich Zuhause dann von selbst aufbauen.

Energiesektor

Interessant ist auch die Verwendung von 4D Druck im Energiesektor.

Wasserschläuche, die selbst Wellenbewegungen verursachen, könnten Wasser so ohne Pumpe energiesparsam von A nach B transportieren.

Der Energiesektor verwendet 4D Druck

Die Automobilindustrie verwendet 4D Druck

Automobilindustrie

Auch in der Automobilindustrie könnten 4D Drucker Anwendung finden.

Insbesondere das deutsche Max Planck Institut forscht an intelligenten Werkstoffen.

Kommt es zu einem Unfall eines Autos mit einem Menschen wird die Karosserie weich, bei einem Zusammenprall mit einem Baum verhärtet diese dagegen.

Mode & Militär

Bisher fand man in der Modeindustrie bisher noch keine große Verwendung für die Fähigkeiten des 3D Drucks. 4D Drucker könnten dies mit Kleidung, welche sich je nach Wetterlage anpassen, jedoch ändern.

Eine Stoffjacke mit Wasser als sensorischem Auslöser könnte sich so in kurzer Zeit zu einer Regenjacke umfunktionieren. Zudem kann es durch auch Kleidung mit sich selbst anpassenden Poren geben, die sich bei Kälte schließen und warm halten und bei hohen Temperaturen luftdurchlässig sind. Insbesondere das Militär (US Army) zeigt daran Interesse und investierte bereits 900.000 US Dollar.

Die Modeindustrie verwendet 4D Druck

Die Luft und Raumfahrt verwendet 4D Druck

Luft & Raumfahrt

Natürlich könnte 4D Druck auch mit der Luft- und Raumfahrtechnik in der vielleicht modernsten Technik Anklang finden:

Auch wenn Prognosen von formveränderbaren Raumanzügen eher nach Science Fiction klingt.

Regierungen oder Unternehmen wären bei sinnvoller Nutzung sicherlich bereit für Weiterentwicklungen viel Geld in die Hand zu nehmen.

 

 

4D Drucker in Aktion

 

 

5D Druck & 6D Druck

5D & 6D Druck sind für uns nur schwierig zu verstehen

Für den Menschen ist 5D & 6D nur schwer vorstellbar.

Als 5D Druck wird vielleicht entgegen der Vermutung als „klassischer 3D Druck mit zwei weiteren Achsen“ bezeichnet. Diese sollen vor allem für Stabilität sorgen und weitere Nachbearbeitung vermindern. Obwohl 5D Druck schon viel komplexer als 3D Druck ist, wird bei 6D Druck noch eine weitere Achse hinzugefügt.

Diese Herstellung kann jedoch nur durch perfekte programmierte Roboterarme funktionieren. Aufgrund der Komplexität und hohen Kosten ist diese Technik allerdings eher auf dem absteigenden Ast und nicht Teil der 3D Druck Zukunft.