DefeXtiles: Verwendung der Unterextrusion zur Herstellung eines neuen Textiltyps

Am MIT stellen sich Forscher und Ingenieure oft kreative Projekte vor und entwickeln innovative Produkte im Zusammenhang mit der Welt der additiven Fertigung. Kürzlich entwickelte Jack Forman, einer der Doktoranden, eine neue Art von Textilien, indem er einen der häufigsten 3D-Druck Fehler ausnutzte, nämlich die Unterextrusion. Durch die Kontrolle dieses Fehlers entwarf er DefeXtiles, eine Art tüllartiges Textil, das er in komplexe Formen und Geometrien modellieren kann. So hat er einen interaktiven Lampenschirm, Röcke, Spitzenstücke, einen Federball für Badminton usw. entworfen.

Unterextrusion ist ein häufiges Phänomen beim FDM-3D-Druck, das auftritt, wenn nicht genügend extrudierter Glühfaden vorhanden ist. Zwischen den verschiedenen Schichten entstehen Hohlräume, weil sie nicht richtig verklebt werden können. Im Fall dieses jungen Herstellers ist die Unterextrusion kein Problem – sie kann kontrolliert und schließlich in Kraft umgesetzt werden. Alles, was er benötigte, war ein 250 Dollar teuren FDM-3D-Desktop-Drucker und Standardmaterialien. Forman sagt: „Im Gegensatz zu früheren Arbeiten macht die Tatsache, dass keine kundenspezifische Software oder Hardware benötigt wird, sondern nur ein relativ billiger 250-Dollar-Drucker, der am häufigsten verwendete Druckertyp, diese Technik wirklich Millionen von Menschen zugänglich.“

Bildnachweis: MIT Medienlabor

DefeXtiles, ein Material wie kein anderes

Durch Beherrschung aller Druckparameter entwickelte Forman ein Unterextrusionsverfahren, das als „Glob-Stretch“ bezeichnet wird. Wie funktioniert es? Während der Extrusion des Materials werden stellenweise Tropfen gebildet, die durch feine Fäden in Kontakt mit der darunter liegenden Schicht miteinander verbunden sind. Er ließ all diese Tropfen auf einer einzigen Säule ausrichten, um diesen Tüll-Effekt zu erzeugen. Tatsächlich kann man diese Kette sehr gut sehen, als ob das Stück einem Schuss gefolgt wäre, als ob es gewebt wäre. Dadurch ist dieses Stück sehr flexibel und dehnbar.

Forman fügt hinzu: „Diese Textilien sind nicht nur dünner und schneller zu bedrucken als andere Ansätze, sondern die Komplexität der gezeigten Formen wird auch verbessert. Mit diesem Ansatz können wir 3D-dimensionale Schalenformen mit einem normalen 3D-Drucker und ohne spezielle Slicer-Software drucken.“ Das Textil kann laut Forman dann genäht, entfaltet und heißverklebt werden. Andere Grundmaterialien könnten dem Textil hinzugefügt werden, um magnetische oder optische Eigenschaften zu erhalten. Er erwägt sogar die Herstellung von biologisch abbaubaren Textilien aus Algen, Kaffeesatz oder Holz. Was die Anwendungen betrifft, so hat Forman einige Stücke hergestellt, darunter einen Lampenschirm mit einem leitfähigen Glühfaden, um die Lampe direkt durch Berühren ihrer Falten zu beleuchten.

Bei der Lampe zur Deformationserkennung wurden die festen Träger, der textile Lampenschirm und die leitfähigen Sensorkissen als ein einziger Druck erstellt. | Bildnachweis: Jack Forman

Professor Hiroshi Ishii, der dieses Forschungsprojekt betreut hat, sagt abschließend: „Wir stellen uns vor, dass die Materialien der Zukunft dynamisch und rechnergestützt sein werden. Wir nennen sie ‚Radikale Atome‘. DefeXtiles ist ein hervorragendes Beispiel für Radikale Atome, eine programmierbare Materie, die die Eigenschaften bestehender Materialien emuliert und darüber hinausgeht. Wir können sie anfassen, fühlen, tragen und bedrucken.“

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