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3D-Druck IST Austria-Forscher arbeiten als "Transformers".

Diese Batman-Maske ist eines der Demonstrationsobjekte für die Verformungstechnologie des IST.
Diese Batman-Maske ist eines der Demonstrationsobjekte für die Verformungstechnologie des IST. - Foto: IST
Am Insitute of Science and Technology Austria wurden flache Strukturen entwickelt, die sich selbstständig in Objekte mit gekrümmten Oberflächen verformen.

Im Film verwandeln eigenständig agierende Maschinen bereits ihre Körperform. An diese "Transformers" erinnern zwei Arbeiten von Forschern des Institute of Science and Technology (IST) Austria: Sie haben flache Strukturen entwickelt, die sich selbsttätig in Objekte mit gekrümmten Oberflächen verformen. Und eine Software sorgt dafür, dass sich das mechanische Innenleben einer neuen Form anpasst.

"CurveUps"

Hintergrund beider Arbeiten, die die Computerwissenschafter auf der Computergrafik-Konferenz SIGGRAPH Ende Juli in Los Angeles (USA) vorstellen werden, ist der 3D-Druck, dessen volles Potenzial bei weitem noch nicht ausgereizt ist. Eine in diesem Bereich verfolgte Richtung sind etwa flache Materialien, die sich selbsttätig und gezielt durch innere Kräfte in dreidimensionale Objekte verwandeln.

In der von Bernd Bickel geleiteten Forschungsgruppe Computergrafik und digitale Fabrikation des IST Austria hat ein Team um Ruslan Guseinov eine neue Methode der Selbsttransformation entwickelt, die sie als "CurveUps" bezeichnen. Zentrales Element sind dabei kleine trapezförmige Plättchen zwischen zwei vorgedehnten Schichten aus Latex. Während des Transformationsprozesses zieht die Spannung des Latex die Plättchen zu einer durchgängigen Schale zusammen, das Design der Plättchen sorgt für deren nötige Orientierung im Raum.

Transformations-Software

Um die zweidimensionale Druckvorlage für ein 3D-Modell zu erzeugen, haben die Forscher zudem ein Programm entwickelt, welches das gewünschte dreidimensionale Objekt automatisch in das zweidimensionale Plättchen-Design umwandelt. Dabei können selbst kleinste Modelle aus Hunderten bis Tausenden Plättchen bestehen.

Unabhängig von den "CurveUps" hat ein Team aus Bickels Gruppe um Ran Zhang und und Thomas Auzinger eine Software entwickelt, mit deren Hilfe ein zuvor definierter 3D-druckbarer Mechanismus einfach auf eine neue Form übertragen werden kann. Per Mausklick wird so etwa das mechanische Innenleben eines ferngesteuerten Autos mit einem bestimmten Erscheinungsbild auf ein komplett neues Design angepasst.

Wiederverwendbare Mechanismen

Fahrtüchtige Modellautos oder Aufziehfiguren können samt den notwendigen mechanischen Komponenten heute bereits vollständig mittels 3D-Drucker erzeugt werden. Meist sind diese Strukturen aber exakt auf die Form des jeweiligen Spielzeugs angepasst und lassen sich nur unter großem Aufwand von Experten verändern, wenn das Gerät eine andere Größe oder Form haben soll.

Zusammen mit Kollegen von Adobe Research haben die IST-Forscher ein Design-Programm entwickelt, mit dem diese Veränderung auch für Laien möglich wird. "Unser Code schließt nun diese Lücke und ermöglicht es, einen Mechanismus quer durch alle Formen wieder zu verwenden. Das bringt Flexibilität", sagte Auzinger. So wird etwa ganz einfach aus einer Aufzieh-Schildkröte ein Aufzieh-Oktopus, wie die Wissenschafter in einem Video präsentieren.

Etwas Ähnliches wie die österreichischen Forscher haben zuletzt Forscher der ETH Zürich entwickelt. Sie bezeichnen ihr Verfahren, Objekte mit dem 3D-Drucker zu entwerfen, die sich anschließend in neue Formen wandeln, "4D-Druck".

(apa) Erstellt am 28.06.2017, 10:07

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