Forscher des US-Bundesstaates NC entwickeln 3D-Druckmaterial und öffnen Türen für Fertigungsmöglichkeiten

Forscher der North Carolina State University haben ein neues Material für den 3D-Druck entwickelt, das es Benutzern ermöglichen könnte, metallische Objekte bei Raumtemperatur zu drucken.

Ein metallisches Gel für den 3D-Druck wurde teilweise von Ruizhe Xing entwickelt, einem ehemaligen Gastwissenschaftler an der NC State und einer Tochtergesellschaft der Northwestern Polytechnical University und der Tianjin University in China. Michael Dickey, Professor für Chemie- und Biomolekulartechnik an der NC State, sagte, das zahnpastaähnliche Gel könne mit herkömmlichen 3D-Druckdüsen verwendet werden.

„Wir haben schon früher an flüssigen Metallen gearbeitet, aber das war [Xings] Projekt“, sagte Dickey. „Er nahm die Kupferpartikel, flüssiges Metall und dann etwas Wasser und vermischte es sehr aggressiv.“

Das Ergebnis ist ein hochleitfähiges Gel, das nach dem Trocknen fest wird und günstigere mechanische Eigenschaften als die üblicherweise im 3D-Druck verwendeten Kunststoffe aufweist.

„Metalle werden in unserer Gesellschaft für so viele verschiedene Zwecke verwendet, weil sie gute Strom- und Wärmeleiter sind und außerdem gute mechanische Eigenschaften haben“, sagte Dickey.

Das Gel ermöglicht auch vierdimensionales Drucken, wobei die vierte Zeitdimension es Forschern ermöglicht, die Form eines Objekts während des Druck- und Trocknungsprozesses zu manipulieren.

Für die Entwicklung des Gels wurden Kupferpartikel und eine Indium-Gallium-Legierung, ein flüssiges Metall, verwendet, aber Dickey sagte, dass man noch weitere Optionen erkundet. „Im Moment versuchen wir herauszufinden, was die mechanischen Eigenschaften sind – wie sie sich im Laufe der Zeit ändern und wie gut wir sie herstellen können“, sagte Dickey. Die Verwendung anderer Metalle könne die Leitfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften gedruckter Objekte verändern, fügte er hinzu.

„Metallic Gels for Conductive 3D and 4D Printing“, das von Xing und Dickey verfasste Papier, das Xings Erkenntnisse hervorhebt, wurde am 5. Juli in der Fachzeitschrift Matter veröffentlicht.

Während der 3D-Druck noch viel zu tun hat, sagte Dickey, dass diese Technologie irgendwann bei der Herstellung elektronischer Geräte wie Mobiltelefonen eingesetzt werden kann. Kurzfristig könne man mit dem Gel Prototypen aus Metall schneller drucken, sagte er.

„Mein Ziel ist es, dies in die Hände der Benutzer zu legen und zu sehen, was die Leute daraus machen“, sagte Dickey.