Das Oak Ridge National Laboratory (ORNL) nutzt eine hybride 3D-Druckmethode zur Herstellung faltbarer Platten. In der Manufacturing Demonstration Facility (MDF) des Energieministeriums (DOE) am ORNL haben Forscher Verbundwerkstoffplatten in faltbare, langlebige Strukturen verwandelt.
Forscher Steven Guzorek erklärte:
„Diese wegweisende Methode definiert die fortschrittliche Fertigung neu, indem sie Materialwissenschaft mit transformativen Designprinzipien verbindet. Durch die Anwendung von Origami-inspirierten Prinzipien auf Hybridverbundwerkstoffe verbessern wir die Effizienz und Skalierbarkeit der Herstellung großer Strukturen und erzielen Formen, die mit herkömmlichen additiven Ansätzen nicht erreichbar sind – und fördern robuste, kostengünstige Lösungen für eine breite Palette von Anwendungen.“
Laut ORNL beginnt der Prozess mit Gewebe,
„wie Nylon, Glasfaser oder harzgetränkten Verbundfasern, gefolgt von einer Integrations- oder Bindeschicht wie thermoplastischem Polyurethan für Kompatibilität und Haftung. Die Verstärkungsschicht wird dann mit abgeschiedenen Verbundwerkstoffen aufgebracht, einschließlich thermoplastischem Kohlefaser-Acrylnitril-Butadien-Styrol für leichte strukturelle Leistung oder Duroplastformulierungen wie Styrol-basierten oder Epoxid-basierten Harzen für erhöhte Steifigkeit, Geometriekontrolle und Haltbarkeit… Die Materialien verbinden sich auf molekularer Ebene und bilden eine starke Verbindung zwischen dem Gitter und der äußeren Schicht.“
Ich habe einmal versucht, TPU auf ein T-Shirt zu drucken, aber das hat nicht funktioniert. Aber ich wusste nicht, dass ich so nah am Erfolg war. ORNL glaubt, dass damit große Objekte hergestellt werden können und die Fertigungszeit um 95 % und die Kosten um 90 % im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungsmethoden reduziert werden könnten. Oak Ridge hat das Verfahren patentiert und möchte diese Innovation lizenzieren.
Guzorek fügte hinzu:
„Unser Ziel ist es, diese Innovation skalierbar zu machen, damit Hersteller aus verschiedenen Branchen ihr Potenzial nutzen können. Indem wir den Zugang zu formfreien Hybridverbundwerkstoffen erweitern, befähigen wir Hersteller, neue Designmöglichkeiten zu erkunden und völlig neue Anwendungen für diese transformative Technologie zu erschließen.“
Integrierte Faltgeometrien und strukturelle Verstärkungsmuster ermöglichen es diesem Origami-inspirierten Verbundwerkstoff, von einer flachen Platte in eine dreidimensionale Form überzugehen. Bild mit freundlicher Genehmigung von Andrew Sproles/ORNL, U.S. Dept. of Energy
So sehr ich auch gerne denken würde, dass ORNL 3D-druckbare Obdachlosenunterkünfte herstellt, wahrscheinlich wird etwas anderes das Ergebnis sein. Eine offensichtliche Anwendung ist die Herstellung flexibler Isolationsstrukturen für Raketen und Luftfahrtanwendungen. Frühere Hitzeschilde des Space Shuttles, angereichert mit Keramiken (faserdämmende Decken), wurden im Brandschutz und in der Luftfahrt eingesetzt. Diese Decken schützten das Shuttle vor Hitze und ersetzten die Kacheln, die versagten und die Columbia-Katastrophe verursachten. Bei einigen Hyperschallflugzeugen wird eine flexible, wiederverwendbare Oberflächenisolationsschicht aus Nomex zusammen mit leichten phenolischen Ablationsmaterialien verwendet, um das Fluggerät vor intensiver Hitze zu schützen. TPS (Thermisches Schutzsystem).