4D-Druck

Der 4D-Druck (auch 4-D-Druck) ist wie der 3D-Druck ein Verfahren, bei dem das Material Schicht für Schicht aufgetragen wird und so dreidimensionale Gegenstände (Werkstücke) erzeugt werden, aber dabei auch noch die vierte Dimension, die Zeit, für fertige Werkstücke berücksichtigt wird. Dadurch können sich die Gegenstände unter einem bestimmten sensorischen Auslöser wie zum Beispiel bei dem Kontakt mit Wasser, Wärme, Vibration oder Schall bewegen und/oder verändern (intelligenter Werkstoff).[1] Der 4D-Druck befindet sich in einem frühen Entwicklungsstadium und verbindet mehrere Wissenschaften wie Bioengineering, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Chemie und Informatik und Ingenieurwissenschaften.[2]

4D gedrucktes Objekt verformt sich beim Kontakt mit Wasser

Hypothetische Anwendungsbereiche

Die möglicherweise denkbaren Anwendungsbereiche sind:

Haus und Garten (z. B. automatischer Aufbau von Möbeln, sich anpassendes Rasenfeld)[3][4]
Gebäudesicherheit, Architektur, Umweltschutz und Energietechnik (z. B. selbstregenerierendere Rohre)[3]
Bekleidungs- und Textilindustrie (z. B. für die Anpassung an das Wetter)[5]
Luft- und Raumfahrttechnik, Transport und Verkehrstechnik (z. B. Anpassung des Materials nach Umweltbedingungen, formverändernder Raumanzug, selbstaufbauende Schranken)[6][7]
Medizintechnik und Biologie (z. B. mitwachsende Implantate, aufschrumpfbare Freihand-Türöffner, Bioprinter)[3][8]

Vor- und Nachteile

Durch den Einsatz von 4D-Druck-Verfahren lassen sich Gegenstände platzsparender und kostengünstiger transportieren. Außerdem lässt sich im Gegensatz zum 3D-Druck auch noch eine sensorische ausgelöste Bewegung oder Verformung hervorrufen, was die Objekte zu intelligenten Werkstoffen werden lässt.

Die Technologie befindet sich in einem frühen Entwicklungsstadium, in dem noch viele Fragen offen bleiben. Für einige Anwendungen sind zudem andere sensorische Systeme zur Zeit sinnvoller oder zumindest kostengünstiger.[9]

Einzelnachweise

4D-Printing: 3D-Druck + Zeit = 4D-Druck - Golem.de. (golem.de [abgerufen am 28. Dezember 2017]).
Yi-Chen Li, Yu Shrike Zhang, Ali Akpek, Su Ryon Shin, Ali Khademhosseini: 4D bioprinting: the next-generation technology for biofabrication enabled by stimuli-responsive materials. In: Biofabrication. Band 9, Nr. 1, 2017, ISSN 1758-5090, S. 012001, doi:10.1088/1758-5090/9/1/012001 (iop.org [abgerufen am 28. Dezember 2017]).
Harald Czycholl: Medizintechnik: 4D-Druck macht Produkte beinahe lebendig. In: DIE WELT. 22. Februar 2014 (welt.de [abgerufen am 28. Dezember 2017]).
Konradin Medien GmbH, Leinfelden-Echterdingen: Anwendungsbereiche moderner Drucktechnologien | wissen.de. Abgerufen am 28. Dezember 2017.
Kleidungsfaser aus 3D-Drucker kühlt den Körper. Abgerufen am 28. Dezember 2017.
4D-Druck: Forscher stellen neues Verfahren vor. In: t3n News. (t3n.de [abgerufen am 28. Dezember 2017]).
4D-Druck: Der Schrank baut sich von selbst auf. (handelsblatt.com [abgerufen am 28. Dezember 2017]).
Dilip Chalissery, Dennis Schönfeld, Mario Walter, Inga Shklyar, Heiko Andrae: Highly Shrinkable Objects as Obtained from 4D Printing. In: Macromolecular Materials and Engineering. n/a, n/a, ISSN 1439-2054, S. 2100619, doi:10.1002/mame.202100619 (wiley.com [abgerufen am 10. Januar 2022]).
apa, sda: Drucken in vier Dimensionen. (futurezone.de [abgerufen am 28. Dezember 2017]).

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[1] 4D-Printing: 3D-Druck + Zeit = 4D-Druck - Golem.de. (golem.de [abgerufen am 28. Dezember 2017]).

[2] Yi-Chen Li, Yu Shrike Zhang, Ali Akpek, Su Ryon Shin, Ali Khademhosseini: 4D bioprinting: the next-generation technology for biofabrication enabled by stimuli-responsive materials. In: Biofabrication. Band 9, Nr. 1, 2017, ISSN 1758-5090, S. 012001, doi:10.1088/1758-5090/9/1/012001 (iop.org [abgerufen am 28. Dezember 2017]).

[:0-3] Harald Czycholl: Medizintechnik: 4D-Druck macht Produkte beinahe lebendig. In: DIE WELT. 22. Februar 2014 (welt.de [abgerufen am 28. Dezember 2017]).

[4] Konradin Medien GmbH, Leinfelden-Echterdingen: Anwendungsbereiche moderner Drucktechnologien | wissen.de. Abgerufen am 28. Dezember 2017.

[5] Kleidungsfaser aus 3D-Drucker kühlt den Körper. Abgerufen am 28. Dezember 2017.

[6] 4D-Druck: Forscher stellen neues Verfahren vor. In: t3n News. (t3n.de [abgerufen am 28. Dezember 2017]).

[7] 4D-Druck: Der Schrank baut sich von selbst auf. (handelsblatt.com [abgerufen am 28. Dezember 2017]).

[8] Dilip Chalissery, Dennis Schönfeld, Mario Walter, Inga Shklyar, Heiko Andrae: Highly Shrinkable Objects as Obtained from 4D Printing. In: Macromolecular Materials and Engineering. n/a, n/a, ISSN 1439-2054, S. 2100619, doi:10.1002/mame.202100619 (wiley.com [abgerufen am 10. Januar 2022]).

[9] , sda: Drucken in vier Dimensionen. (futurezone.de [abgerufen am 28. Dezember 2017]).