---
title: "Forscher entwickeln 3D-Drucke, die krabbeln, falten und schnappen können"
url: https://www.voxelmatters.com/de/forscher-entwickeln-3d-drucke-die-krabbeln-falten-und-schnappen-koennen/
date: 2024-12-03
modified: 2024-12-03
lang: de
author: "Edward Wakefield"
description: "Nach Angaben der Oregon State University haben Forscher einen neuen 3D-Druckansatz für formverändernde Materialien entwickelt, die mit Muskeln vergleichbar sind und das Potenzial für verbesserte Anwendungen in der Robotik, Biomedizin..."
categories:
  - "AM-Forschung"
  - "Robotertechnik"
tags:
  - "future"
image: https://www.voxelmatters.com/wp-content/uploads/2024/12/new-3d-printing-approa-1-640x496.jpg
word_count: 584
---

# Forscher entwickeln 3D-Drucke, die krabbeln, falten und schnappen können

[Nach Angaben der Oregon State University](https://news.oregonstate.edu/news/new-3d-printing-approach-means-better-biomedical-energy-robotics-devices) haben Forscher einen neuen 3D-Druckansatz für [formverändernde Materialien](https://www.voxelmatters.com/stanford-researchers-3d-print-nanoparticles-for-shapeshifting-materials/) entwickelt, die mit Muskeln vergleichbar sind und das Potenzial für [verbesserte Anwendungen in der Robotik](https://www.voxelmatters.com/3d-printed-flxo-project-aims-to-democratize-soft-robotics/), Biomedizin und Energiebranche eröffnen. Die von Devin Roach vom OSU College of Engineering und seinen Mitarbeitern gedruckten Strukturen aus flüssigkristallinen Elastomeren (LCE) können direkt nach dem Druck krabbeln, sich falten und einschnappen.

„LCEs sind im Grunde weiche Motoren“, so Roach, Assistenzprofessor für Maschinenbau. „Da sie im Gegensatz zu normalen Motoren weich sind, passen sie hervorragend zu unserem weichen Körper. So können sie beispielsweise als implantierbare medizinische Geräte verwendet werden, um Medikamente gezielt abzugeben, als Stents für Eingriffe in Zielgebieten oder als Harnröhrenimplantate, die bei Inkontinenz helfen.“

Flüssigkristalline Elastomere sind leicht vernetzte Polymernetzwerke, die in der Lage sind, ihre Form erheblich zu verändern, wenn sie bestimmten Reizen, wie etwa Wärme, ausgesetzt werden. Sie können verwendet werden, um thermische Energie, z. B. von der Sonne oder Wechselstrom, in mechanische Energie zu übertragen, die gespeichert und bei Bedarf genutzt werden kann.

„Flexible Roboter, die mit LCEs ausgestattet sind, könnten Bereiche erkunden, die für Menschen unsicher oder ungeeignet sind“, so Roach. „Es hat sich auch gezeigt, dass sie in der Luft- und Raumfahrt als Aktoren für automatisierte Systeme, z. B. für die Erkundung des Weltraums, den Einsatz von Radargeräten oder die Erforschung von Außerirdischen, vielversprechend sind.“

![Oregon State University develops 3D prints that can crawl, fold, and snap - improving robotics, biomedical, and energy applications.](https://www.voxelmatters.com/wp-content/uploads/2024/12/54168931461_f044cfd01f_o-copy_0.png)

Der funktionelle Nutzen von flüssigkristallinen Elastomeren beruht auf ihrer Mischung aus Anisotropie und Viskoelastizität. Anisotropie bezieht sich auf die Eigenschaft, richtungsabhängig zu sein, so wie Holz entlang der Maserung stärker ist als quer dazu. Viskoelastische Materialien sind sowohl zähflüssig – wie Honig, der dem Fließen widersteht und sich unter Belastung langsam verformt - als auch elastisch und kehren in ihre ursprüngliche Form zurück, wenn die Belastung aufgehoben wird, wie Gummi. Viskoelastische Materialien verformen sich langsam und erholen sich allmählich.

Die formverändernden Eigenschaften von LCE hängen von der Ausrichtung der Moleküle im Material ab. Roach und Mitarbeiter der Harvard University, der University of Colorado, von Sandia und den Lawrence Livermore National Laboratories entdeckten eine Möglichkeit, die Moleküle mit Hilfe eines Magnetfelds während einer Art DLP auszurichten.

„Die Ausrichtung der Moleküle ist der Schlüssel, um das volle Potenzial der LCEs zu erschließen und ihre Verwendung in fortschrittlichen, funktionalen Anwendungen zu ermöglichen“, so Roach. „Unsere Arbeit eröffnet neue Möglichkeiten für die Schaffung fortschrittlicher Materialien, die auf nützliche Weise auf Stimuli reagieren, was zu Innovationen in verschiedenen Bereichen führen könnte.“

Roach und die anderen Forscher variierten die Stärke des Magnetfelds und untersuchten, wie dieses und andere Faktoren, wie die Dicke der einzelnen gedruckten Schichten, die molekulare Ausrichtung beeinflussten. Auf diese Weise konnten sie komplizierte flüssigkristalline Elastomerformen drucken, die sich bei Erwärmung auf spezifische Weise verändern.

Die Studie, die in [Advanced Materials veröffentlicht](https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202414209) wurde, wurde von der National Science Foundation und dem Air Force Office of Scientific Research unterstützt.

In einer verwandten Forschungsarbeit, die in der [Advanced Engineering Materials](https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.202401796?af=R) veröffentlicht wurde, leitete Roach ein Team von Studenten der Oregon State University und Mitarbeitern von Sandia, Lawrence Livermore und der Navajo Technical University bei der Erforschung des mechanischen Dämpfungspotenzials von flüssigkristallinen Elastomeren.

Mechanische Dämpfung bedeutet, dass die Energie von Schwingungen oder Vibrationen in mechanischen Systemen reduziert oder abgeleitet wird, z. B. in Stoßdämpfern für Kraftfahrzeuge, seismischen Dämpfern, die Gebäude vor Erdbeben schützen, und Schwingungsdämpfern an Brücken, die durch Wind oder Kraftfahrzeuge verursachte Vibrationen minimieren.

Die OSU-Studenten Adam Bischoff, Carter Bawcutt, Maksim Sorkin und andere Forscher haben gezeigt, dass durch 3D-Druck mit direkter Tintenschrift mechanische Dämpfungsvorrichtungen hergestellt werden können, die die Energie in einem breiten Spektrum von Belastungsraten effektiv ableiten.