{"id":59160,"date":"2024-10-10T00:01:33","date_gmt":"2024-10-09T22:01:33","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=59160"},"modified":"2024-10-09T17:14:54","modified_gmt":"2024-10-09T15:14:54","slug":"selbstsensorische-materialien-fuer-3d-druck-101020241","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/selbstsensorische-materialien-fuer-3d-druck-101020241\/","title":{"rendered":"Sind selbstsensorische Materialien die Zukunft des 3D-Drucks?"},"content":{"rendered":"

Was w\u00e4re, wenn 3D-gedruckte Materialien Probleme erkennen k\u00f6nnten, bevor es zu sp\u00e4t ist, sie zu l\u00f6sen? Ingenieure der Universit\u00e4t Glasgow arbeiten daran, dies m\u00f6glich zu machen, indem sie ein System entwickeln, das die Physik von selbstsensorischen 3D-gedruckten Verbundwerkstoffen modellieren kann. Die selbstsensorischen Materialien k\u00f6nnen Dehnungen, Belastungen und Sch\u00e4den allein durch die Messung des elektrischen Stroms erkennen. Dadurch k\u00f6nnte der Zustand der Materialien in Echtzeit \u00fcberwacht werden, was das Potential f\u00fcr Sicherheits- und Qualit\u00e4tssicherungsfunktionen f\u00fcr verschiedene Anwendungen er\u00f6ffnen w\u00fcrde.<\/p>\n

Wie funktionieren diese selbstsensorischen Materialien? In der Pressemitteilung der Universit\u00e4t Glasgow hei\u00dft es: \u201eDurch das Verweben von feinen Str\u00e4ngen aus Kohlenstoffnanor\u00f6hrchen in Materialien k\u00f6nnen diese einen elektrischen Strom leiten, wodurch sie die F\u00e4higkeit erhalten, ihre eigene strukturelle Integrit\u00e4t durch ein Ph\u00e4nomen namens Piezoresistivit\u00e4t zu \u00fcberwachen<\/em>.\u201c \u00c4ndert sich der elektrische Strom, kann dies bedeuten, dass das Material gequetscht oder gedehnt wurde, sodass der Fehler behoben werden kann.<\/p>\n

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Die vier verschiedenen Gitter, die von den Ingenieuren der Universit\u00e4t Glasgow entwickelt wurden (Bild: University of Glasgow)<\/p><\/div>\n

Professor Shanmugam Kumar von der James Watt School of Engineering der Universit\u00e4t Glasgow leitete die Forschungsarbeiten. Er erkl\u00e4rte: \u201eIndem wir 3D-gedruckten zellul\u00e4ren Materialien ein piezoresistives Verhalten verleihen, k\u00f6nnen sie ihre eigene Leistung ohne zus\u00e4tzliche Hardware \u00fcberwachen<\/em>.“<\/p>

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Wie wurden die selbstsensorischen Materialien getestet?<\/h3>\n

Mit ihrer Kombination aus (Polyetherimid) PEI und Kohlenstoff-Nanor\u00f6hren haben die Ingenieure der Universit\u00e4t Glasgow vier leichte Gitterstrukturen mit FFF hergestellt. Die Gitterdesigns, die sie als autonome sensorische Architekturmaterialien bezeichneten, wurden auf ihr piezoresistives Verhalten getestet. Ihre Steifigkeit, Festigkeit, Energieabsorption und Selbsterkennungsf\u00e4higkeiten wurden bewertet, und anschlie\u00dfend wurde mithilfe komplexer Computermodelle ein System entwickelt, mit dem sich vorhersagen l\u00e4sst, wie die Materialien auf verschiedene Belastungen reagieren w\u00fcrden.<\/p>\n

Nachdem das Team \u00fcber die Vorhersagen seiner Modelle verf\u00fcgte, \u00fcberpr\u00fcfte es diese, indem es die Materialien einer intensiven Analyse unter realen Bedingungen unterzog. Mithilfe der Infrarot-W\u00e4rmebildtechnik visualisierten sie den elektrischen Strom, der durch die Materialien flie\u00dft. Auf diese Weise konnten sie feststellen, dass ihre Modelle genau vorhersagen konnten, wie die Materialien auf verschiedene Belastungen und Beanspruchungen reagieren w\u00fcrden und wie ihr elektrischer Widerstand beeinflusst werden w\u00fcrde.<\/p>\n

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Die Gitter und ihre W\u00e4rmebilder (Bildnachweis: University of Glasgow)<\/p><\/div>\n

Professor Kumar erl\u00e4uterte, wie die von ihnen entwickelten Modelle dazu beitragen werden, die Entwicklung von selbstsensorischen Materialien zu optimieren: \u201eDie Forscher wissen zwar schon seit einiger Zeit \u00fcber diese Eigenschaften Bescheid, aber wir waren bisher nicht in der Lage, im Voraus zu wissen, wie effektiv neue Versuche zur Entwicklung neuartiger selbstsensorischer Materialien sein werden\u201c, sagte Kumar. \u201eStattdessen haben wir uns oft auf Versuch und Irrtum verlassen, um den optimalen Ansatz f\u00fcr die Entwicklung dieser Materialien zu bestimmen, was sowohl zeit- als auch kostenaufw\u00e4ndig sein kann.<\/em>\u201c<\/p>\n

Wie k\u00f6nnten 3D-gedruckte selbstsensorische Materialien verwendet werden?<\/h3>\n

Selbstsensorische Materialien haben ein gro\u00dfes Potential f\u00fcr verschiedene Anwendungen in der additiven Fertigung. In der Luft- und Raumfahrt-<\/a> sowie in der Automobilindustrie<\/a> k\u00f6nnten die selbstsensorischen Materialien die Sicherheit und die Wartungsfunktionen verbessern, indem sie die \u00dcberwachung der strukturellen Integrit\u00e4t von Flugzeugen, Raumfahrzeugen und Fahrzeugteilen in Echtzeit erm\u00f6glichen. Wenn das selbsterkennende Material f\u00fcr Strukturen wie Br\u00fccken und Tunnel verwendet wird, k\u00f6nnte es auf Probleme aufmerksam machen, bevor sie zum Einsturz f\u00fchren. Die Ingenieure behaupten auch, dass ihre Ergebnisse \u201etiefgreifende Auswirkungen auf intelligente Orthop\u00e4die, strukturelle Gesundheits\u00fcberwachung, Sensoren, Batterien und andere multifunktionale Anwendungen<\/em>\u201c haben.<\/p>\n

Die Ingenieure erl\u00e4uterten, wie ihre Forschung fortgesetzt werden k\u00f6nnte. \u201eW\u00e4hrend wir uns in dieser Arbeit auf PEI-Materialien mit eingebetteten Kohlenstoff-Nanor\u00f6hren konzentriert haben, k\u00f6nnte die multiskalige Finite-Elemente-Modellierung, auf der unsere Ergebnisse basieren, leicht auf andere Materialien angewendet werden, die ebenfalls durch additive Fertigung hergestellt werden k\u00f6nnen<\/em>.\u201c<\/p>\n

\u201eWir hoffen, dass dieser Ansatz andere Forscher dazu ermutigt, neue Materialien mit autonomer Sensorik zu entwickeln, um das volle Potential dieser Methodik f\u00fcr das Design und die Entwicklung von Materialien in einer Vielzahl von Branchen zu erschlie\u00dfen<\/em>.“ Weitere Einzelheiten \u00fcber die Forschung an selbstsensorischen Materialien finden Sie HIER<\/a> in der Pressemitteilung der Universit\u00e4t Glasgow.<\/p>\n

Was halten Sie von den selbstsensorischen Materialien? Lassen Sie uns dazu einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook<\/a>\u00a0oder\u00a0LinkedIN<\/a>\u00a0mit. M\u00f6chten Sie au\u00dferdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren\u00a0w\u00f6chentlichen Newsletter<\/a>.<\/p>\n

*Titelbildnachweis: Polyetherimid (PEI) in Form von Pellets<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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