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Anwendungsbereiche moderner Drucktechnologien

3D-Drucker für zu Hause sind schon längst keine Zukunftsmusik mehr. Ganz einfach können Objekte am Computer designt werden, die der Drucker dann aus Kunststofffäden langsam aufbaut.  Die Technik ist jedoch nicht für jeden erschwinglich, und im Grunde genommen ist ein 3D-Drucker für zu Hause viel mehr eine teure Spielerei als ein wirklich nützliches Gerät. Moderne 3D-Drucker, die in der Industrie verwendet werden, leisten jedoch erstaunliches. So können sie Prothesen, Fahrradrahmen oder sogar klassische Musikinstrumente quasi aus dem Nichts, nur anhand einer Vorlage am PC, erschaffen. Neuerdings wird diese Technik sogar durch eine weitere Dimension erweitert.

3D-Drucker
3D-Druck ist längst keine Zukunftsvision mehr
4D-Druck - Was ist das?

Während Objekte, die durch das 3D-Druckverfahren erstellt wurden, statische Gebilde sind, können 4D-Objekte ihre Form verändern und wieder zurück in ihre spezifische Form gelangen. Das klingt jetzt alles sehr nach Science-Fiction und so, als ob sie das von alleine täten. Jedoch benötigen sie dafür einen bestimmten Auslöser, der diesen Prozess in Gang setzt. Das geschieht meistens durchs Wärme. Forscher der Technological University in Singapur haben kürzlich jedoch eine 3D-gedruckte Blume entwickelt, die aufblüht, sobald Licht auf die Blüten trifft. Dafür haben die Forscher ein modifiziertes Polyurethan entwickelt, welches mit Beleuchtung reagiert.

In welchen Gebieten die 4D-Drucktechnologie zur Anwendung kommen kann, bedarf noch weiterer Forschungen und den damit verbundenen Entwicklungen. Die Möglichkeiten sind aber nahezu grenzenlos.

Beinahe lebendig - 4D-Druck in der Medizintechnik

Cochlea-Implantate sind heutzutage eigentlich keine außergewöhnliche Besonderheit mehr. Bestehend aus einem Elektrodenträger und einem hinter dem Ohr getragenen Sprachprozessor werden die vom Mikrofon empfangenen Schallwellen in elektrische Impulse verwandelt und dann von der Elektrode an den Hörnerv weitergeleitet. Schwerhörige und selbst taube Menschen können auf diese Weise wieder hören. Die Implantate werden bereits in Serie produziert und haben bereits mehreren zehntausend Menschen ihr Hörvermögen zurückgegeben. Die Anatomie eines jeden Menschen ist jedoch einzigartig und so kann ein solches „Massen“produkt nicht auf jeden individuelle zugeschnitten sein, was den Erfolg jedoch maßgeblich beeinflussen kann. Die vom Laser Zentrum Hannover gefertigten Implantate lösen dieses Problem allerdings dadurch, dass sie sich selbst in Form bringen, sobald sie in die Hörschnecke eingesetzt wurden. So lässt sich das Implantat auf den jeweiligen Patienten abstimmen.

Hierbei handelt es sich eigentlich um nichts anderes als gewöhnliche Physik. Zum Einsatz kommen sogenannte Formgedächtnislegierugen, oftmals auch Memorymetalle genannt. Das Besondere an diesem Werkstoff ist, dass er in zwei Kristallstrukturen existieren kann. Trotz starker Verformung können sich Memorymetalle an ihre Ausgangsform erinnern. Das ist zwar keine bahnbrechende Neuigkeit, denn Memorymetalle sind schon länger bekannt, die Neuerung dabei ist allerdings, dass sie mit der 3D-Drucktechnologie kombiniert werden. Im Falle der Cochlea-Implantate wird nämlich genau auf die Erinnerung des Metalls gesetzt. Sie werden in der auf den Patienten angepassten Form hergestellt und vor dem Einsetzen erhitzt, damit sie sich leichter einsetzen lassen. Im Körper kühlt das Implantat dann wieder ab und begibt sich in die angestrebte Form.

Fußballszene
Schuhe aus dem 3D-Drucker? In Zukunft vielleicht schon keine Seltenheit mehr.
Aus dem Drucker auf den Rasen - 4D-Druck in der Sport-Industrie

Bisher kommt diese Technologie im Sport noch kaum zu Einsatz. Mit von 3D-Druckern produzierten Surfboards, Skateboards und Rahmen von Fahrrädern wurde schon experimentiert. Dabei bietet die Technologie dem Sport nicht nur Experimente, sondern auch Chancen, so zum Beispiel in der Herstellung von Schuhen oder personalisierter Sportausrüstung. So könnte beispielsweise ein Volleyball, Basketball oder ein Schienbeinschoner erstellt und darüber hinaus den eigenen Vorlieben entsprechend gestaltet werden. Ein denkbarer Ansatz wäre auch die Individualisierung von Schutzausrüstung von Extremsportlern, oder aber auch ganz banal Fußballern. Fußball ist der beliebteste Sport der Deutschen und der Erfolg schlägt sich nicht nur in vollen Stadien, sondern auch in hohen Mitgliederzahlen der Vereine nieder. Daher sind auch Fußball Geschenke besonders beliebt. In dem Sport steckt jedoch auch eine Menge Geld. So wäre es durchaus möglich, mittels 3D-Druck die Schuhe genau auf den Spieler anzupassen und zusätzlich die 4D-gedruckten Stollen so zu entwickeln, dass sie sich den Bedingungen auf dem Platz anpassen. Gleiches gilt für Schienbeinschoner, die nur optimalen Schutz bieten, wenn sie auch passgenau am Bein liegen.

Das ist jedoch alles ein wenig Spinnerei, um sich selbst auszutesten, wo die Grenzen der Möglichkeiten moderner Technologien liegen, würde die Sportausrüstung jedoch in gewisser Weise „lebendig“ machen. Es ist nicht von der Hand zu weisen, dass es gerade im Sportbereich ungeahnte Potentiale gibt. Der Otto-Normal-Bürger wird davon sicher erstmal nichts mitbekommen, jedoch ist es durchaus denkbar, dass Surfer irgendwann ihre Boards in Serie aus 3D-Druckern erhalten und Stollen von Fußballschuhen aus 4D-Druckern ihre Beschaffenheit verändern, wenn sie auf nassen Rasen treffen. Das hört sich zwar weniger nach Zukunft an als Gehör-Implantate, die sich an ihre ursprüngliche Form erinnern, ist es aber. Und Produkte, die lebendig sind und sich nicht nur den eigenen Vorlieben, sondern auch etwa der Beschaffenheit des Rasens anpassen, motivieren nicht nur die Sportler, sondern können dann vielleicht auch zu besseren Leistungen führen.

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