Neues 3D-Druckverfahren inspiriert durch Chamäleons
Der 3D-Druck schreitet weiter voran. Die neueste Innovation in diesem Bereich stammt von einer Forschergruppe des Beckman-Instituts in den USA, die eine Drucktechnik entwickelt hat, mit der sich mit einer einzigen Tinte mehrfarbige Ergebnisse erzielen lassen. Sie wissen wahrscheinlich schon, dass es 3D-Drucker gibt, mit denen man mehrfarbige Ergebnisse erzielen kann, aber mit einer einzigen Tinte? Inspiriert von der faszinierenden Fähigkeit von Chamäleons, die Farbe zu wechseln, konnten die Forscher diese natürliche Eigenschaft im 3D-Druck erzeugen. Es ist sicherlich ein Projekt, das mehr Nachhaltigkeit verspricht und mit Sicherheit Türen für weitere Forschungen und Fortschritte in der additiven Fertigung öffnen wird.
Auch heute noch werden Farben aus Pigmenten oder chemischen Farbstoffen hergestellt. In der Welt der additiven Fertigung ist dies keine Ausnahme. Es gibt zwar Maschinen, die in der Lage sind, in einer Vielzahl von Farben zu drucken und automatisch von einer Farbe zur anderen zu wechseln, aber die Anzahl ist begrenzt und jede Farbe wird einzeln benötigt. Die heutige Studie zeigt jedoch, dass sich dies bald ändern wird. Andererseits ist die Herstellung von Farben, wie in jeder anderen Branche auch, umweltschädlich. Während in der Welt der additiven Fertigung die Produktionsmethoden umweltfreundlich sind und zum Beispiel wenig Abfall anfällt, bedeutet diese neue Entwicklung, dass Farben mit weniger Energieverbrauch und weniger Abfall, der den Planeten belastet, hergestellt werden können.
Modifikation des FDM-Druckers (Bild: Beckman-Institut)
Was ist die neue 3D-Drucktechnik?
Das von den Forschern vorgeschlagene 3D-Druckverfahren basiert auf einer „Direct Writing“-Technik, bei der die Farbe während des Druckvorgangs mit UV-unterstützter Tinte verändert werden kann. Um dieses Ergebnis zu erzielen, wurde ein Drucker mit FDM-Technologie durch Hinzufügen einiger Elemente modifiziert, darunter ein UV-Leiter und ein Druckmoderator für das UV-Licht. Der UV-Leiter strahlt Licht direkt in den Extruder, und dieses Licht verändert die Farbe der Tinte, wenn das Material aushärtet. Je nach der Konzentration der UV-Strahlen hat die Tinte die eine oder andere Farbe. Dies ähnelt der Technik, die beim Druck von Kunstharz verwendet wird, allerdings mit speziell entwickelten Copolymeren.
Die Ergebnisse waren überraschend. So wie Chamäleons von Grün, das als ihre Grundfarbe gilt, zu auffälligeren Farben wechseln, waren die Forscher in der Lage, leuchtendere Farben zu erzeugen. Sanghyun Jeon, Hauptautor der Forschungsarbeit, erklärt: „Im Gegensatz zu herkömmlichen Farben, die aus Pigmenten oder chemischen Farbstoffen stammen, die Licht absorbieren, stammen die in vielen biologischen Systemen vorkommenden Strukturfarben von nanotexturierten Oberflächen, die sichtbares Licht interferieren. Das macht sie lebendiger und potenziell nachhaltiger.“
Die Tinte hat den Namen c-BBCP erhalten. Dieses Bild zeigt den Farbverlauf von blau nach rot nach einigen Sekunden. (Bild: Beckman Institute)
Das Neue an dieser Forschung ist zweifelsohne die Nachhaltigkeit. Durch die Herstellung einer einzigen Tinte würde die gesamte Produktionskette der Farben, die wir heute auf der Grundlage von Pigmenten und chemischen Farbstoffen kennen, erheblich reduziert werden. Dies würde Einsparungen bei Produktionszeit, Kosten und Material bedeuten. Licht würde ausreichen, um eine unendliche Anzahl von Farben zu erzeugen. Zwar wurden bisher nur kleine Ergebnisse erzielt, aber es ist zu hoffen, dass die Forschung weiter voranschreitet und bald mehr Farbvarianten entstehen werden. Wenn dieser Artikel Ihre Neugierde geweckt hat und Sie mehr über die Studie erfahren möchten, klicken Sie HIER.
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*Titelbildnachweis: Pixabay.
