Kunststoff bewegt sich wie durch Zauberhand: Armstütze passt sich selbstständig an
Ein dünnes Band aus Kunststoff, auf dem sich ein paar taschenähnliche Gebilde befinden, sollte, wenn der 3D-Drucker seine Arbeit beendet hat, eigentlich fertig sein und sich nur noch durch äußere Krafteinwirkung verbiegen lassen. Nicht so jedoch ein Gebilde, das Forscher der Universitäten Stuttgart und Freiburg entwickelt haben. Es windet sich wie eine Kletterpflanze, wenn es durch äußere Einflüsse stimuliert wird, ohne es zu berühren. Der Erstling reagiert auf Änderungen der Luftfeuchtigkeit. Auf einen Unterarm gelegt windet es sich darum herum, wie es auch das Vorbild Luftkartoffel tut, wenn sie an einen Baumstamm gerät. Sie windet sich spiralförmig locker um das Holz, um dann Nebenblätter, so genannte Stipulae, auszutreiben, die den Abstand zwischen der Kletterpflanze und dem Stamm der Wirtspflanze vergrößern. So verfestigt sich die pflanzliche Hülle.
Band windet sich wie ein Aal
Das Material bewegt sich, weil es aus zwei Schichten besteht, die übereinander angeordnet sind. Eine quillt auf, wenn sie Feuchtigkeit einlagert, die andere reagiert nicht. Das führt dazu, dass sich die Gesamtanordnung windet wie ein Aal, wenn sich die Luftfeuchtigkeit erhöht. Die quellende Schicht besteht aus einem speziellen Kunststoff. Denkbar sind auch andere Materialien, die beispielsweise auf Temperaturwechsel oder Licht reagieren. Der Grad der Bewegung und die Richtung lassen sich durch die Dicke der aktiven Schicht vorausbestimmen.
Nötig war die Entwicklung spezieller Tinten
Damit das Verfahren mit handelsüblichen 3D-Druckern funktionier war es nötig, spezielle Tinten zu entwickeln. Das und der Druck selbst gelang durch eine Zusammenarbeit von Tiffany Cheng und Professor Achim Menges vom Institut für computerbasiertes Entwerfen (ICD) und dem Exzellenzcluster Integratives und computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur (IntCDC) der Universität Stuttgart sowie Professor Thomas Speck von der Plant Biomechanics Group und dem Exzellenzcluster Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems (livMatS) der Universität Freiburg entstanden. Ihre Ergebnisse präsentieren die Forschenden in der Fachzeitschrift Advanced Science.
