Additive Fertigung weitergedacht: Aus 3D wird 4D

3D-Drucker sind derzeit dabei, die Produktion und Entwicklung von Industrieprodukten grundlegend zu verändern. Zwar sind längst nicht alle Druckoptionen mit dreidimensionalen Gegenständen erschöpft, doch die Forschung eilt bereits weiter und fügt eine vierte Dimension hinzu. Doch wie kann der Faktor Zeit in ein Stückwerk eingefügt werden?

Unter 4D-Druck versteht man die Möglichkeit, Gegenstände nicht nur haptisch zu drucken, sondern diese zusätzlich als intelligentes Material anzubieten. Dieses reagiert strenggenommen nicht auf Zeit, jedoch auf andere äußere Faktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druckveränderung oder auch Strahlung. Wird der auslösende Reiz registriert, verändert das Druckstück seine Form in der dafür vorgesehenen Form. Einfachstes Beispiel: Eine Blüte verschließt sich auf Berührung.

4D-Druck bereits seit 2013 bekannt

Das Konzept des 4D-Drucks wurde bereits 2013 in den Forschungen des US-Amerikaners Skylar Tibbits entwickelt. Er ist Gründer des Self-Assembly Lab am International Design Center des MIT in Boston. Allerdings befindet sich die Technik noch immer in der Entwicklungsphase, praktische Anwendungen im Industriealltag sind daraus bisher noch nicht hervorgegangen. Denkbar wären sie jedoch in Produktion, Medizin, Architektur und anderem mehr. 

Derweil forschen mehrere Zentren an Anwendungsmöglichkeiten und weiteren 4D-verträglichen Materialien. So haben chinesische Forscher an der City University of Hong Kong erst kürzlich einen Durchbruch beim Druck mit Keramik erzielt: Ihnen ist es gelungen, ein komplexes Design mit einer robusten Verbindung aus keramischer Tinte und Polymeren zu entwickeln. Die so erzielten keramischen Gegenstände sind durch das enthaltene Plastik elastisch und lassen sich auf das bis zu Dreifache ihrer eigentlichen Länge dehnen. 

Es bleibt jedoch abzuwarten, bis wann die ersten industrietauglichen 4D-Drucker im Einsatz sein werden. Das Georgia Institute of Technology hat zumindest bereits einen ersten Prototypen entwickelt.