3D-Druck war gestern – 4D kommt!

4D als Begriff wird häufig für ein weiteres Attribut neben Höhe, Länge, Breite gebraucht. Das kann alles mögliche sein, z.B. eine Farbe. Im Druckbereich wird die 4. Dimension als Selbstorganisation definiert. Das ist alles andere als selbsterklärend. Dabei ist das Grundprinzip recht einfach: gedruckte Objekte können sich von selbst verändern. Das ist schon eine Revolution.

Bisher wurden 3D-Objekte einfach gedruckt. Waren sie erst einmal gedruckt, dann waren sie fertig und unveränderlich. Jetzt wird daran gearbeitet, für den Druck Materialien zu verändern, die neue Eigenschaften haben. Spezifisch geht es um die Eigenschaft der Selbstorganisation bzw. Selbstassemblierung. Man druckt dann nicht mehr das gewünschte Objekt direkt (z.B. einen Stuhl), sondern Stäbe, die sich nachher von selbst zu einem Stuhl zusammenbauen.

Für diese Art des Drucks braucht es unterschiedliche Materialien und eine Kombination aus herkömmlichen Materialien wie Plastik und „intelligenten“ Stoffen. Diese Stoffe brauchen dann lediglich einen Auslöser, um die Selbstzusammensetzung oder Veränderung zu beginnen. Das MIT in den USA kooperiert hier gerade mit Stratasys und kann erste Erfolge vermelden. Es wurden bisher vor allem Bänder gedruckt, die sich dann zu einem Wort oder einen Würfel von selbst zusammensetzen. Der Auslöser für die intelligenten Stoffe, um zu reagieren, ist bisher vor allem Wasser. Das kann natürlich nur ein Anfang sein. Es ist ja ansonsten eher unpraktisch, wenn man ein Objekt drucken möchte, die Einzelteile dann aber erst in die Badewanne legen muss, damit sie sich zusammensetzen...

Die Technologie steht sicherlich noch am Anfang. Insgesamt ist das allerdings eine ziemlich spannende Sache. Die Verwendung von intelligenten Stoffen ist wirklich sinnvoll, ganz unabhängig vom Druck. Materialien können auf alle möglichen Auslöser reagieren. Darunter befindet sich eben die Berührung mit einem anderen Stoff wie Wasser, aber auch einfach Vibration, Schütteln, in die Luft werfen usw.

Das klingt vielleicht alles ein wenig abstrakt. Es kann aber sehr praktisch sein und großflächig eingesetzt werden. Ein Anwendungsbeispiel ist Infrastruktur. Der Aufwand, eine Wasserleitung zu reparieren, ist recht groß. Man könnte Leitungen mit einer Schicht von intelligenten Stoffen umgeben, die auf Wasser reagieren. Entsteht ein Riss und tritt Wasser aus, dann könnte der Stoff zu reagieren beginnen und die Leitung von selbst reparieren. Das ist eine ziemlich intelligente Idee, nicht nur für den „herkömmlichen“ Schaden, sondern vor allem für Intrastruktur wie Leitungen in Regionen, die von Naturgefahren wie Erdbeben bedroht sind. Ist der Auslöser z.B. Vibration einer bestimmten Stärke, dann könnten sich Teile der Infrastruktur (wie kleine Risse) selbst zu reparieren beginnen.

Viele dieser großflächigen Anwendungen werden sich auf viele Jahre oder sogar Jahrzehnte nicht realisieren lassen. Das macht aber auch nichts. Der Anfang ist gemacht und als Anleger sollte man das durchaus auf dem Radar haben. Durch 4D Druck könnte Stratasys, die hier führend bzw. fast die einzigen sind, einen erheblichen, langfristigen Vorteil generieren. Sollten neue Unternehmen im 4D Druck entstehen, dann ist nicht vollkommen auszuschließen, dass es zu einem ähnlichen Hype wie bei 3D Druck kommt. Es lohnt sich, das im Auge zu behalten.

Einen Kurzvortrag zum Thema 4D gibt es vom MIT Professor und „Erfinder“ des 4 D Drucks Skylar Tibbits als TED Talk (auf Englisch).

Clemens Schmale

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