Neue 3D-Druckmethode inspiriert vom Baumwachstum
Das Wichtigste in Kürze
- Forscher des Beckman Institute haben eine neue 3D-Druckmethode entwickelt, die das Wachstum von Baumstämmen nachahmt.
- Der sogenannte „Growth Printing“-Prozess ermöglicht schnelles und kosteneffizientes Drucken ohne teure Formen.
- Die Methode basiert auf einer chemischen Reaktion, die Polymerharz in fester Form aushärtet.
- Gedruckte Objekte sind vor allem rotationssymmetrisch, komplexe Formen sind jedoch schwierig umzusetzen.
- Das Verfahren könnte in Zukunft für große Polymerteile wie Windturbinenblätter genutzt werden.
Eine neue 3D-Druckmethode inspiriert von der Natur
Wissenschaftler des Beckman Institute for Advanced Science and Technology haben eine innovative 3D-Drucktechnik entwickelt, die das Wachstum von Baumstämmen imitiert. Dieser als „Growth Printing“ bezeichnete Prozess könnte die Herstellung von Polymerbauteilen revolutionieren.
Wie funktioniert Growth Printing?
Im Gegensatz zu herkömmlichen 3D-Druckverfahren, die Schicht für Schicht arbeiten, basiert Growth Printing auf einer chemischen Reaktion. Dabei wird ein flüssiges Harz (Dicyclopentadien, kurz DCPD) in ein Behältnis gefüllt und an einem Punkt auf 70°C erhitzt. Die entstehende Wärme breitet sich mit einer Geschwindigkeit von 1 mm/s aus und härtet das Material aus. Dieser Vorgang ist über 100-mal schneller als herkömmliche Desktop-3D-Drucker.
Inspiration aus der Natur
Die Forscher ließen sich von natürlichen Wachstumsprozessen inspirieren. Ähnlich wie Baumringe sich nach außen ausdehnen, wächst das gedruckte Objekt durch die kontrollierte Ausbreitung der chemischen Reaktion. Dabei kann die Form durch gezieltes Anheben oder Drehen des Objekts beeinflusst werden.
Vorteile und Herausforderungen
Growth Printing bietet mehrere Vorteile:
- Hohe Druckgeschwindigkeit
- Geringe Energiekosten
- Kein Bedarf an Formen oder teuren Maschinen
Allerdings gibt es auch Einschränkungen. Besonders komplexe Geometrien wie eckige oder asymmetrische Formen sind schwer umzusetzen. Die Methode eignet sich daher besonders für rotationssymmetrische Objekte.
Potenzielle Anwendungen
Die Forscher sehen großes Potenzial für Growth Printing in der Herstellung großer Polymerteile. Mögliche Anwendungen sind etwa Bootsrümpfe, Windturbinenblätter oder andere großflächige Bauteile, die bisher mit teuren Gussformen gefertigt werden mussten.
Unsere Einschätzung
Growth Printing stellt einen vielversprechenden neuen Ansatz im 3D-Druck dar. Die Geschwindigkeit und Kosteneffizienz könnten es zu einer attraktiven Alternative für industrielle Anwendungen machen. Allerdings bleibt abzuwarten, wie gut sich das Verfahren für komplexere Geometrien weiterentwickeln lässt.
Quellen
Beckman Institute for Advanced Science and Technology – https://techxplore.com/news/2025-03-nature-3d-method-faster-bamboo.html
Advanced Materials – https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202406265
