{"id":25816,"date":"2020-10-16T00:01:03","date_gmt":"2020-10-15T22:01:03","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=25816"},"modified":"2020-10-15T13:27:53","modified_gmt":"2020-10-15T11:27:53","slug":"recycelbaren-und-selbstreparierenden-elastomere-161020201","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/recycelbaren-und-selbstreparierenden-elastomere-161020201\/","title":{"rendered":"3D-Druck mit recycelbaren und selbstreparierenden Elastomeren"},"content":{"rendered":"

Die Texas A&M University und das U.S. Army Research Laboratory haben gemeinsam an der Entwicklung von recycelbaren und selbstreparierenden Elastomeren f\u00fcr die additive Fertigungsindustrie gearbeitet. Durch Anpassung der Chemie eines einzelnen Polymers entwickelten die Forscher ein Material, das in der Lage ist, von ultraweich bis extrem steif zu reichen und auf nat\u00fcrliche Weise aneinander zu haften, egal ob in Luft oder Wasser. Die m\u00f6glichen Anwendungen k\u00f6nnten vor allem f\u00fcr den milit\u00e4rischen Bereich interessant sein – dieses Material k\u00f6nnte z.B. zur Selbstreparatur von Flugzeugkomponenten, aber auch f\u00fcr die Robotik eingesetzt werden.<\/p>\n

Auf dem Markt der additiven Fertigung<\/a> gibt es eine wachsende Zahl von Materialentwicklungen<\/a>, die neue Eigenschaften und Merkmale f\u00fcr alle Branchen mit sich bringen. Ziel ist es, L\u00f6sungen anzubieten, die widerstandsf\u00e4higer, langlebiger, leichter und mit hohen mechanischen und chemischen Eigenschaften ausgestattet sind. Einige Akteure haben sich f\u00fcr den Grad der Steifigkeit und Flexibilit\u00e4t dieser Materialien interessiert, und heute stehen mehrere Elastomere f\u00fcr den 3D-Druck zur Verf\u00fcgung. Dabei handelt es sich um Polymere, die aus langen Ketten vernetzter Molek\u00fcleinheiten bestehen, was ihnen eine gummiartige Qualit\u00e4t verleiht. Durch Erh\u00f6hung der Anzahl der Vernetzungen k\u00f6nnen Elastomere steifer gemacht werden; sie werden jedoch nicht wiederverwertbar gemacht. Dar\u00fcber hinaus hat eine Umkehrung des Vernetzungsprozesses gro\u00dfen Einfluss auf die Festigkeit und Verarbeitbarkeit des Materials.<\/p>\n

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Bildnachweis: Texas A&M Universit\u00e4t<\/p><\/div>\n

Dieses Forscherteam wollte daher eine Alternative entwickeln, eine L\u00f6sung, die es erm\u00f6glicht, ein wiederverwertbares Elastomer zu haben, bei dem die Anzahl der Vernetzungen leicht ver\u00e4ndert werden kann. Swetlana Suchischwili, Professorin an der Fakult\u00e4t f\u00fcr Materialwissenschaften und Ingenieurwissenschaften und korrespondierende Autorin der Studie, erkl\u00e4rt: „Vernetzungen sind wie Stiche auf einem St\u00fcck Stoff, je mehr Stiche es gibt, desto steifer wird das Material und umgekehrt. Anstatt dass diese „Stiche“ dauerhaft sind, wollten wir eine dynamische und reversible Vernetzung erreichen, damit wir wiederverwertbare Materialien herstellen k\u00f6nnen.“ <\/em>So begann das Team mit einem Ausgangspolymer, einem so genannten Prepolymer, an das sie zwei Arten von vernetzenden Molek\u00fclen, Furan und Maleimid, banden. Durch die Erh\u00f6hung dieser Anzahl konnten die Forscher steifere Materialien entwerfen. Sie sagen, dass sie in der Lage waren, die Festigkeit eines Polymers um das 1.000-fache zu erh\u00f6hen.<\/p>

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Besonders interessant an Furan und Maleimid ist, dass sie an einer Art reversibler chemischer Bindung beteiligt sind: Die Molek\u00fcle k\u00f6nnten unter Hitzeeinwirkung ihren Zustand \u00e4ndern. Bei hohen Temperaturen k\u00f6nnten sich die Molek\u00fcle von den Polymerketten l\u00f6sen und das Material erweichen. Umgekehrt h\u00e4rten Materialien bei Raumtemperatur aus, weil sich die Molek\u00fcle schnell wieder anlagern und wieder Vernetzungen bilden.<\/p>\n

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Bildnachweis: Texas A&M Universit\u00e4t<\/p><\/div>\n

Swetlana Suchischwili f\u00e4hrt fort: „Wir haben eine Gruppe aufregender Materialien geschaffen, deren Eigenschaften so eingestellt werden k\u00f6nnen, dass sie entweder die Flexibilit\u00e4t von Gummi oder die Festigkeit von tragenden Kunststoffen<\/a> erreichen. Ihre anderen w\u00fcnschenswerten Eigenschaften, wie die 3D-Druckbarkeit und die F\u00e4higkeit zur sekundenschnellen Selbstreparatur, machen sie nicht nur f\u00fcr realistischere Prothesen und sanfte Robotik geeignet, sondern auch ideal f\u00fcr gro\u00dfe milit\u00e4rische Anwendungen wie agile Plattformen f\u00fcr Luftfahrzeuge und futuristische selbstreparierende Flugzeugfl\u00fcgel.“<\/em><\/p>\n

Forscher haben mehrere Tests mit diesen recycelbaren und selbstreparierenden Elastomeren durchgef\u00fchrt, und die 3D-Druckteile sind zufriedenstellend. Sie behaupten, dass die verschiedenen Schichten eines Teils homogen zusammenpassen, wobei Gl\u00fchen oder chemische Behandlung vermieden werden. Die gedruckten 3D-Teile k\u00f6nnten daher leicht bei hohen Temperaturen geschmolzen und dann als Druckfarbe wiederverwertet werden. Besuchen Sie die Website der Universit\u00e4t<\/a>, um mehr zu erfahren, und sehen Sie sich das Video unten an:<\/p>\n