Abgesehen von den Knochen besteht unser Körper fast ausschließlich aus weichem biologischem Gewebe. Und Artikel wie medizinische Implantate oder tragbare Elektronik enthalten fast immer zumindest einige starre Komponenten. Während immer mehr Geräte für den Einsatz am oder in unserem Körper entwickelt werden, neigen diese Geräte dazu, nicht sehr... „körperähnlich“ zu sein.
Auch wenn diese Geräte einige weichere synthetische Materialien enthalten, gibt es immer eine klare Linie, wo weiche und harte Materialien miteinander verbunden sind. Diese Grenzen können bei Belastung zu Unbehagen, eingeschränkter Funktion und mechanischem Versagen führen.
在自然界中，生物组织在从一点向另一点拉伸时，通常会从低刚度逐渐过渡到高刚度,从而避免了这种突兀的边界. For example, tendons provide a smooth transition from relatively soft muscle tissue to hard bone.
Eine neue Art von 3D-Druckharz könnte das ändern, indem es einzelnen Objekten unterschiedliche Härten verleiht.
Wissenschaftler des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) und von MetaCorp haben diese Eigenschaft nun in einem „Eintopf“-Thiol-En-Epoxid-3D-Druck nachgebildet Harz. Durch die Projektion dieser Muster in klare Seitenhohlräume aus Harz werden Objekte geschaffen.
In diesem Fall bestimmt jedoch die Intensität des Lichts die Härte des Festkörpers. Durch die gezielte Variation der Lichtintensität während des Herstellungsprozesses ist es somit möglich, einem einzelnen Objekt einen allmählichen Übergang von Weichheit in einem Bereich zu Härte in einem anderen Bereich zu verleihen. Auch die Zähigkeit des Materials erhöht sich im Verlauf des Gradienten um das bis zu Zehnfache.
In einer Demonstration der Technologie druckten Wissenschaftler damit ein All-in-One-Fingergerät, das Textnachrichten in Blindenschrift umwandeln kann. Wenn es an eine Luftpumpe angeschlossen ist, drückt das tragbare Gerät Luft in ein Pad hinein und aus diesem heraus, das gegen die Fingerspitzen des Benutzers drückt und so das Gefühl nachbildet, das beim Berühren erhabener Braille-Zeichen entsteht.
„In dieser Arbeit wurde untersucht, ob wir in einem einzigen Harzsystem einen kontinuierlichen mechanischen Gradienten von weich zu steif entwickeln können“, sagte der leitende Wissenschaftler Dr. Sijia Huang vom LLNL. „Hier drucken wir alles, was wir sehen, und verwenden lediglich eine Lichtdosis, um den Modul zu steuern.“
Ein Artikel über die Forschung wurde kürzlich in der Zeitschrift Matter veröffentlicht.