{"id":22434,"date":"2020-01-16T00:01:48","date_gmt":"2020-01-15T23:01:48","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=22434"},"modified":"2020-01-15T08:48:12","modified_gmt":"2020-01-15T07:48:12","slug":"forscher-erstellen-bio-inspirierte-flexible-panzerung-mit-3d-druck-160120201","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/forscher-erstellen-bio-inspirierte-flexible-panzerung-mit-3d-druck-160120201\/","title":{"rendered":"Die Herstellung einer bio-inspirierten flexiblen Panzerung mit 3D-Druck"},"content":{"rendered":"

Die Natur hat einen Weg, Strukturen zu gestalten, der oft optimal ist. Aus diesem Grund entwickeln eine Reihe von Forscherteams auf der ganzen Welt bio-inspirierte Designs. Am Virginia Polytechnic Institute and State University untersucht die Forschung unter Leitung von Ling Li, wie man eine Panzerung herstellen kann, die stark und dennoch flexibel ist, \u00e4hnlich wie die Schale einer Muschel. Typischerweise beruhen k\u00fcnstliche Panzerungen oft auf starren mechanischen Strukturen, die ihre Beweglichkeit wenig \u00fcberraschend stark einschr\u00e4nken. Mit Hilfe von 3D-Drucktechnologien<\/a> konnten die Forscher die Schuppenpanzer der Spezies untersuchen, um ein synthetisches, flexibles Schuppenpanzer-Analog herzustellen.<\/p>\n

Die Forscher untersuchten speziell Chitons. Diese Spezies besitzt hunderte von kleinen, mineralisierten Schuppen, die auf dem weichen G\u00fcrtel, der ihre \u00fcberlappenden Schalenplatten umgibt, angeordnet sind. Professor Ling Li erkl\u00e4rt: „Die meisten Mollusken haben eine einzige starre Schale, wie die Abalone, oder zwei Schalen, wie die Muschel. Aber das Chiton hat acht mineralisierte Platten, die die Oberseite der Kreatur bedecken, und um die Basis herum hat es einen G\u00fcrtel aus sehr kleinen Schuppen, die wie Fischschuppen zusammengesetzt sind und sowohl Flexibilit\u00e4t als auch Schutz bieten. Das Studium der Panzerung der Chitons bedeutete die Verwendung von parametrischer Computermodellierung und Multimaterial-3D-Druck.“<\/em><\/p>\n

\"bio-inspired

F\u00fcr die bioinspirierte flexible Panzerung untersuchten die Forscher die Chitonplatten – Quelle Virginia Tech<\/p><\/div>\n

Dies ist nicht die erste Anwendung, bei der der 3D-Druck f\u00fcr die Biomimetik<\/a> von Vorteil ist. Da die Technologie eine neue Stufe der Designfreiheit erm\u00f6glicht, k\u00f6nnen Designs erreicht werden, die mit herk\u00f6mmlichen Methoden einfach nicht m\u00f6glich waren. In diesem Fall entwickelte das Team eine parametrische 3D-Modellierungsmethode, um die Geometrie einzelner Skalen nachzuahmen.<\/p>

\"\"<\/a><\/div>\n

Nachdem sie die Geometrie nachgeahmt hatten, bauten sie individuelle Ma\u00dfstabs-Einheiten auf entweder flachen oder gekr\u00fcmmten Substraten zusammen, wobei die Gr\u00f6\u00dfen, Ausrichtungen und Geometrien der Ma\u00dfst\u00e4be variiert wurden. Die bio-inspirierten ma\u00dfstabsgetreuen Panzermodelle wurden mit Hilfe von 3D-Drucken hergestellt. Professor Li f\u00fcgt hinzu: „Wir haben dies sehr detailliert untersucht. Wir haben die interne Mikrostruktur, die chemische Zusammensetzung, die nanomechanischen Eigenschaften und die dreidimensionale Geometrie quantifiziert. Wir untersuchten die geometrischen Variationen der Skalen \u00fcber mehrere Chitonarten hinweg und wir untersuchten auch, wie sich die Skalen durch eine 3D-Tomographie-Analyse zusammensetzen.“<\/em><\/p>\n

\"bio-inspired

Wenn die Panzerung mit einer Kraft in Ber\u00fchrung kommt, laufen die Schuppen nach innen aufeinander zu und bilden eine feste Barriere – Quelle: Virginia Tech<\/p><\/div>\n

Die Ergebnisse zeigten, dass die Steifigkeit von der Anordnung der Skalen herr\u00fchrt. Wenn die Panzerung mit einer Kraft in Ber\u00fchrung kommt, laufen die Schuppen nach innen aufeinander zu und bilden eine feste Barriere. Dennoch konnten sich die Schuppen, wenn keine Kraft aufgebracht wurde, \u00fcbereinander bewegen, so dass je nach Form und Platzierung unterschiedlich viel Flexibilit\u00e4t gegeben ist.<\/p>\n

Man k\u00f6nnte sich fragen, was die wirklichen Anwendungen einer solchen Forschung sind. Die Forscher erkl\u00e4rten, dass man sich v\u00f6llig neue Produkte vorstellen k\u00f6nnte, z.B. k\u00f6nnten 3D-gedruckte Schutzausr\u00fcstungen wie Knieschoner eine neue Stufe der Schutzflexibilit\u00e4t bieten. Weitere Details finden Sie in der Studie, die in Nature Communications HIER<\/a> ver\u00f6ffentlicht wurde.<\/p>\n

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