Worum geht es denn eigentlich genau? „Werkstoffe, die man teils nicht konventionell herstellen kann, lassen sich additiv herstellen“, erzählt Tizian Arold, der gerade seine Promotion zum Thema additive Fertigung von Nickelbasislegierungen schreibt. „Damit bekommt man eine größere Geometriefreiheit und kann die Werkstoffeigenschaften gezielt beeinflussen.“ Das bringt allerhand Vorteile für die industrielle Fertigung von Bauteilen mit sich. Der Schwerpunkt liegt hier in vielen Projekten auf dem Leichtbau, aber die Verwendungsmöglichkeiten eines solchen leichten und stabilen Bauteils sind um einiges vielfältiger. Für die Biomedizin sind bioresorbierbare Implantate auf Basis von Eisenlegierungen interessant. Die Luft- und Raumfahrt interessiert sich sogar für 4D-gedruckte Elemente, die beispielsweise in Satelliten eingesetzt werden. Und die in Deutschland so starke Automobilindustrie? Die muss noch warten: „Für den Kastanienschaden im Blech lohnt sich das noch nicht“, lacht Prof. Dr. Niendorf. „Für die Automobilindustrie ist das zumeist noch zu teuer, aber einige Aluminium-Teile werden schon gedruckt.“
Aber was ist eigentlich ein 4D-Druck? Das klingt nach Science-Fiction, oder nicht? „3D kennen schon sehr viele, aber der 4D-Druck ist das nächste, was da kommt. Ein weiterer Freiheitsgrad im Spieltrieb!“, berichtet Niendorf schmunzelnd und erklärt die sogenannten Formgedächtniswerkstoffe: „Weithin bekannt sind Büroklammern, die ich in heißes Wasser tauchen kann und die dann wieder in die Form zurückkommen. Werden derartige Strukturen im 3D-Drucker hergestellt, nennt sich dies dann 4D-Druck. Das ist ein sehr heißes Thema, und wir sind weltweit in der Spitzengruppe dabei, gerade, was die vollkommen neuen Eigenschaften dieser Sonderwerkstoffe anbetrifft.“ Eingesetzt werden können solche Materialien zum Beispiel in der Luftfahrt: „Wenn in einer Struktur in einem Flugzeug ein Riss drin ist, würde der typischerweise wachsen.“ Indem man aber lokale Bereiche mit Formgedächtniseigenschaften nutzt, kann der Riss aktiv zugehalten werden. „Das ist eine Klammerwirkung, die aus dem Werkstoff selber kommt.“ Forschung für die Sicherheit und den Fortschritt – hier kann sich der Spieltrieb prima nützlich machen!
