Kunststoff, der sich bewegt - Armstütze kann sich selbstständig anpassen

DMZ – WISSENSCHAFT ¦ Patricia Jungo ¦

Wenn der 3D-Drucker seine Arbeit beendet hat, sollte ein dünnes Band aus Kunststoff, auf dem sich ein paar taschenähnliche Gebilde befinden, eigentlich fertig sein und nur noch durch Krafteinwirkung «von Aussen» zu verbiegen sein. Dem ist jedoch bei einem Gebilde, das von Forschern der Universitäten Stuttgart und Freiburg entwickelt wurde, nicht so. Vergleichbar mit einer Kletterpflanze windet sich dieses, falls es durch äussere Einflüsse stimuliert, aber nicht berührt wird.

Dabei reagiert der Erstling auf Veränderungen in der Luftfeuchtigkeit. Es windet sich auf einen Unterarm gelegt, darum herum; dies ganz nach dem Vorbild Luftkartoffel, wenn sie an einen Baumstamm gerät. Dann schlängelt sie sich spiralförmig locker um das Holz, um dann die Nebenblätter, so genannte Stipulae, auszutreiben, welche den Abstand zwischen Kletterpflanze und Stamm der Wirtspflanze grösser machen.

Auf diese Weise kommt es zur Verfestigung der pflanzlichen Hülle. Da das Material aus zwei übereinander angeordneten Schichten besteht, bewegt es sich. Beim Einlagern von Feuchtigkeit quillt die eine auf, während die andere keine Reaktion zeigt. Dies hat zur Folge, dass sich die Gesamtanordnung wie ein Aal windet, wenn es zu einer erhöhten Luftfeuchtigkeit kommt. Beim Erstling bildet ein spezieller Kunststoff dabei die quellende Schicht. Auch andere Materialien, welche auf Temperaturwechsel oder Licht reagieren, sind denkbar. Durch die Dicke der aktiven Schicht ist es möglich, den Grad der Bewegung und die Richtung vorauszubestimmen.

Um zu gewährleisten, dass das Verfahren mit handelsüblichen 3D-Druckern funktioniert, mussten spezielle Tinten entwickelt werden. Dies sowie der Druck selbst sind der Zusammenarbeit von Tiffany Cheng und Professor Achim Menges vom Institut für computerbasiertes Entwerfen (ICD) und dem Exzellenzcluster Integratives und computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur (IntCDC) der Universität Stuttgart sowie Professor Thomas Speck von der Plant Biomechanics Group und dem Exzellenzcluster Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems (livMatS) der Universität Freiburg zu verdanken. Ihre Ergebnisse werden in der Fachzeitschrift Advanced Science vorgestellt.

Quelle:

±trendsderzukunft/Universität Stuttgart±