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Gastbeitrag: Drucker, Scanner, Kombis

KIT Karlsruhe stellt innovative Werkstoffe vor: 3D Druck im Nanobereich

ManniLux1.gast_autor / 0 Antworten / Baumansicht Nickles

Im Karlsruher Institut für Technologie suchen Forscher seit Langem nach neuartigen Verbindungen in Materialwissenschaften. In Zeiten der voranschreitenden Digitalisierung wird auch der 3D Druck ökonomisch gesehen immer interessanter. Seit dem Wegfall von Patenten vor einigen Jahren ist der 3D Druck für Hobbyanwender erschwinglich geworden. Seitdem werden unzählige neue 3D Drucker von diversen Herstellern produziert und gängige Verfahren konstant weiterentwickelt. Neue Druckstoffe bringen es mit sich, dass sich die Druckverfahren an den rapiden Fortschritt anpassen. Es ist mittlerweile möglich, mit Diamant und harten Werkstoffen wie Keramik zu drucken.

3D Drucker für Keramik in Karlsruher Hochschule erfunden

Beim 3D Druck wird ein Objekt aus mehreren übereinanderliegenden Schichten erzeugt. Im Hausgebrauch wird dazu ein Kunststoff über eine spezielle Druckdüse, den sogenannten Extruder, verflüssigt und in dünnen Schichten übereinander aufgetragen. Es handelt sich um ein additives Druckverfahren, welches völlig neue Formen möglich macht und Architekten wie Designern größtmögliche Freiheiten in der Gestaltung gewährt.

Zusätzlich kommt der 3D Druck in Automobil- und Luftfahrtindustrie immer mehr zum Einsatz und könnte schon in kurzer Zeit das bislang gebräuchliche Spritzguss-Verfahren ablösen. Grund dafür ist die hohe Flexibilität in der Innenfüllung von Objekten, Wänden, Werkzeugen und Ersatzteilen. Durch eine variable Wabenstruktur können im Vergleich zu einer Voll-Ausfüllung meist über 50% des Gewichts eingespart werden. Daraus folgen geringere Produktions- und Transportkosten, sofern 3D gedruckte Objekte nicht ohnehin direkt vor Ort gefertigt werden.

(Foto: Pixabay)

In Karlsruhe haben Studenten der Fakultät Maschinenbau im vergangenen Jahr in Kooperation mit der Majolika Manufaktur einen eigenen 3D-Drucker für Keramik entwickelt. Beim Keramikdruck wird ein Pulver aufgetragen, das durch starke Erhitzung aushärtet. Anstatt eines Extruders kommt hier ein starker Lichtstrahl für den Druck zum Einsatz.

Überschüssiges Druckmaterial kann verlustfrei wiederverwendet werden, was den Keramikdruck besonders sparsam und nachhaltig macht. 3D Objekte aus Keramik finden vor allem im medizinischen Bereich Anwendung. Da Keramik äußerst hitzebeständig ist, findet der 3D-Keramik-Druck aber auch in anderen Branchen hohen Zuspruch.

News aus der Forschung in Karlsruhe und Umgebung

Anfang Juni haben die jungen Karlsruher Forscher Ihre Ergebnisse im Rathaus präsentiert: 3D Druck wird in Karlsruhe außerdem erfolgreich im Nano-Bereich eingesetzt, etwa wenn es um verbesserte Sicherheitssysteme für Geldschein geht. Noch mehr aktuelle Nachrichten aus Karlsruhe und Umgebung erhalten Sie im Meinka Stadtmagazin. Informieren Sie sich über Kultur und Events in Karlsruhe, lesen Sie aktuelle Nachrichten aus den Bereichen Bildung, Freizeit und Sport übersichtlich und kurzweilig aufbereitet.

Wie geht es weiter am KIT – einer Einrichtung der Polytechnischen Schule Karlsruhe

In Deutschlands erstem Kernreaktor residiert seit der Stilllegung in den 1990er Jahren das Forschungszentrum zur physikalischen Ursachenforschung, seit Mitte der Neunziger Jahre unter Schirmherrschaft der Helmholtz-Gemeinschaft. 2018 gelang es der Forschungseinrichtung, zwei Exzellenzcluster für sich zu gewinnen. Für sieben Jahre wird das KIT nun vermehrt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt, gefördert werden in Karlsruhe die Bereiche Materialwissenschaft und Energieforschung.

Neben der Weiterentwicklung von 3D Druck Verfahren und innovativen Werkstoffen, etwa mit Formgedächtnislegierung oder anderen neuartigen Eigenschaften, geht es im KIT ebenfalls mit außerordentlichem Engagement um die Produktion umweltschonender Batterien und klimaneutraler Energiegewinnung.

Kann Karlsruhe die hohen, selbst gesteckten Ziele erreichen und brillante Forschungsergebnisse vorweisen, können die Exzellenzcluster verlängert oder aufgestockt werden. Derzeit gibt es in Deutschland elf sogenannter „Elite-Universitäten“. Dabei handelt es sich um Hochschulen mit herausragenden Zukunftskonzepten in der Forschung. Wird Spitzenforschung in einer Universität gefördert, müssen streng reglementierte Ziele erreicht oder übertroffen werden.

Bleiben die Forscher hinter den Anforderungen zurück, werden die Exzellenz-Cluster wieder aberkannt – eine besondere Förderung ist dann für einen Zeitraum über viele Jahre nicht mehr möglich. Die meisten Exzellenz-Cluster gingen an die LMU München, die Universität Heidelberg und die TU München. Auch in Berlin, Bremen, Köln und Dresden wird Forschung auf Spitzen-Niveau betrieben.

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