4D-Druck – eine Technologie für die Zukunft
Rund 30 Jahre nach dem Aufkommen der 3D-Druck-Technik, deren Expansion an Anwendungsgebieten und Materialien unvermindert voranschreitet, zeichnet sich bereits der Aufstieg einer neuen Dimension additiver Fertigung ab.
Unter der Bezeichnung 4D-Druck versteht man dabei den Ansatz, ein Objekt 3D zu drucken und zugleich mit der Fähigkeit zur Transformation zu versehen, es sich also im Laufe der Zeit verändern zu lassen. Dies geschieht, indem ein Programm direkt in die Materialien eingebettet wird, welches in der Lage ist, Länge, Breite und Höhe der Objekte zu verlängern, und zwar unter dem Einfluss von Temperatur, Licht oder anderer externer Einflüsse.
4D-Druck versus 3D-Druck – Was ist der Unterschied?
Was genau ein „D“ mehr im Namen der Technologie nun konkret ausmacht, lässt sich folgendermaßen veranschaulichen.
Beim 3D-Druck geht es darum, eine 2D-Struktur Schicht für Schicht, von oben nach unten aufzubauen und so aus einer Fläche ein Volumen zu generieren. Der beim Drucken gängigen 2D-Struktur wird somit eine dritte Dimension hinzugefügt.
Dieses Modell treibt man beim 4D-Druck noch einen Schritt weiter, indem man der 3D-Struktur die Zeit als vierte Dimension hinzufügt. So besteht beim 4D-Druck gegenüber dem 3D-Druck der entscheidende Durchbruch in dessen eingebauter Fähigkeit, sich mit der Zeit zu verändern.
So funktioniert 4D-Druck im Detail
Zunächst einmal wird ein 4D-Modell genauso gefertigt wie ein gewöhnliches 3D-Modell. Der einzige Unterschied zum 3D-Druck besteht darin, dass die 4D-Druck-Technologie programmierbare Materialien verwendet, die beim Kontakt mit Licht, Wasser oder Hitze ihre Gestalt verändern.
Auf der anderen Seite werden auch diese 3D-Modelle mit einer festen Struktur gedruckt, welche diese bei allen Veränderungen der Gestalt im Grundsatz auch behalten. Im Unterschied zur statischen Struktur eines klassischen 3D-Modells spricht man für 4D-Modelle daher von einer dynamisch-intelligenten Struktur.
Die Vorteile von 4D-Druck
Ein wichtiger Vorteil dieser Technologie besteht in der Möglichkeit, Objekte, die zu groß sind, um sie in der gewünschten Form 3D zu drucken für den Druckvorgang gewissermaßen „zusammenzufalten“, um sie nachher wieder „aufzuklappen“ oder anderweitig zu vergrößern.
Zugleich revolutioniert die 4D-Druck-Technologie selbstverständlich auch die Möglichkeiten im Bereich der Anwendungen. In der Erschließung dieses Potenzials stehen wir gerade erst am Anfang.
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