4D-Druck von intelligenten Strukturen für Gebäudehüllen
Das vierdimensionale Drucken (4D-Druck) erweitert die Technologie des 3D-Drucks. Während sich Letzteres darauf bezieht, Schichten aufeinander zu drucken, bis die gewünschte Form vollständig ist, handelt es sich beim 4D-Druck um 3D-gedruckte Objekte, welche sich durch Umwelteinflüsse wie Lichtzufuhr und Temperaturwechsel verändern können. Nun haben Forscher der Universität Stuttgart hygromorphe intelligente Strukturen für den 4D-Druck mit der FFF-Technologie entwickelt, die insbesondere in der wetterbedingten Architektur zum Einsatz kommen könnte. Der Begriff hygromorph ist von der Natur abzuleiten: hygromorphe Blätter beispielsweise können sich an feuchte Umgebungen anpassen. Ähnlich ist es ebenfalls bei dem von den Forschern entwickelte Material, denn die Strukturen formen sich um, sobald sich die Feuchtigkeit ändert.
Da das Verfahren eine schnelle Reaktionszeit in der Aktivierung durch Luftfeuchtigkeit aufweist, kommen die Forscher zum Entschluss, dass die Methode zur Produktion von 4D-gedruckten intelligenten Strukturen geeignet ist. Diese können für wetterbedingte architektonische Gebäudehüllen angewendet werden. Bei relativ hoher Luftfeuchtigkeit, was z.B. hauptsächlich in der Nacht oder in den Herbst- und Wintermonaten der Fall ist, öffnen sich die Strukturen. Bei niedriger Luftfeuchtigkeit hingegen, üblicherweise vorherrschend in den heißen Sommermonaten, schließen sich die Strukturen, um für Beschattung zu sorgen.
Die Strukturen öffnen sich bei hoher Luftfeuchtigkeit und schließen sich bei geringer. RH steht für Relativie Humidity
Ablauf der Methode
Grundsätzlich wird die Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit der feuchtigkeitsabhängigen Aktivierung durch Beschränkungen, die auf das Material zurückzuführen sind, beeinflusst. Doch den Forschern ist es gelungen, 4D-gedruckte Prototypen herzustellen, die die Reaktivität auf Luftfeuchtigkeit erfolgreich unter Beweis stellen konnten. Hierbei waren die Bewegungsabläufe sowohl umkehrbar als auch wiederholbar.
Für die Methode nutze das Forscherteam ein funktionales Zweischichtsystem. Dabei besteht die wasserdichte Schicht aus PK- und TPU-Polymeren während die feuchtigkeitsanziehende Schicht aus zellulosegefülltem Filament besteht. Zudem wird die Extrusion von gleichbleibenden 1,75 mm mithilfe eines Lasermikrometers und einem Wiremaster sichergestellt. Wenn Sie mehr über das Verfahren wissen möchten, finden Sie den Forschungsbericht HIER.
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*Titelbildnachweis: Pinterest
