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Technik: Erst drucken, dann falten: 3-D-Strukturen aus Metall

Titan-Druck
Gedrucktes gibt es längst nicht mehr nur auf Oberflächen. Moderne Drucker erzeugen aus schnell aushärtenden Spezialmaterialien auch dreidimensionale Objekte, durch die Düse, Schicht auf Schicht. Doch die Technik hat ihre Grenzen: Frei hängende Strukturen sind schon aus Prinzip nicht möglich, und ab einer bestimmten Größe verformt sich das Werkstück unter seinem eigenen Gewicht. Forscher von der University of Illinois haben jetzt eine elegante Lösung für das Problem gefunden: Sie drucken die Struktur als zweidimensionales Gitter, das anschließend zur gewünschten Form gefaltet wird.

Ursprünglich arbeitete Bok Yeop Ahn an Titangerüsten für die Zucht von Geweben und Organen, die bei großer Oberfläche filigran sein sollen. Auf konventionelle Weise ließen sich die Strukturen nicht herstellen, und so griff er auf die Origami-Technik zurück: Zuerst druckte er aus einer titanhydridbasierten Tinte das Gitter, das er anschließend zu einer Spirale rollte oder in komplexe Formen faltete, bevor in einem weiteren Prozessschritt die Tinte zu metallischem Titan umgewandelt wurde.

Titan-Kranich | Erst gedruckt, dann gefaltet: Mit seiner Origami-Technik kreierte Bok Yeop Ahn von der University of Illinois unter anderem diesen Kranich.
Das eigentliche Problem dabei ist, dass die titanhaltige Tinte recht schnell trocknet und dabei spröde wird – das Material bricht beim Falten. Um diesem Problem abzuhelfen, bedienten sich die Wissenschaftler eines weiteren Tricks: Sie verwendeten eine Tinte, die neben einem leicht flüchtigen Lösungsmittel ein deutlich langsamer verdunstendes enthielt. So härtete die Rohmasse nur teilweise aus und blieb bis nach dem Faltvorgang flexibel – das komplexeste Werkstück der Forscher ist ein Origami-Kranich, für den 15 separate Faltvorgänge erforderlich waren.

Als Nächstes wollen die beteiligten Wissenschaftler vergleichbare Druckertinten mit anderen Inhaltsstoffen entwickeln und so das von ihnen entwickelte Prinzip auf andere Metalle und Keramiken ausweiten. (lf)

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