Flüssigkristalle revolutionieren den 3D-Druck

Spezialtinte von Experten der Technischen Universität Eindhoven für farbig schillernde Objekte

Synthetischer Schmetterlingsflügel aus dem 3D-Drucker (Foto: Jeroen Sol)

Eindhoven/Den Haag (pte004/17.08.2021/06:15)

Flüssigkristalle mit dem Adjektiv „cholesterisch" lassen sich jetzt in handelsüblichen 3D-Druckern einsetzen. Sie werden in den Displays von Fernsehern, Smartphones und anderen Displays bereits eingesetzt, allerdings mit anderen Herstellungstechniken. Sensoren für die Gesundheitsüberwachung und dekorative Beleuchtungslösungen lassen sich noch nicht mit diesen Kristallen ausstatten, weil die Herstellung zu teuer ist. Der 3D-Druck ist um eine Größenordnung billiger. Die Tinte, mit der das Kunststück gelingt, haben Forscher des Fachbereichs Chemieingenieurwesen und Chemie der Technischen Universität Eindhoven https://www.tue.nl/en/ in Zusammenarbeit mit der niederländischen Forschungsorganisation TNO https://www.tno.nl/en/ in Den Haag und der Industrie entwickelt.

[b]Auf Schmetterlingsflügeln und in Perlmutt[/b]

Cholesterische Flüssigkristalle zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine spiralförmige Struktur haben. In der Natur finden sich diese schillernden Materialien, die ihre Farbe zu ändern scheinen, wenn man sie aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet, auf Schmetterlingsflügeln und in Perlmutt. Verarbeitet werden die Tinten im so genannten Direct-Ink-Writing (DIW). „DIW ist ein Verfahren, bei dem aus der Tinte Schicht für Schicht eine dreidimensionale Struktur aufgebaut wird", sagt der Doktorand Jeroen Sol. „Das ist mit den bisher entwickelten Tinen nicht möglich."

[b]Die Eigenschaften der neuen Tinte[/b]

Die lichtreflektierenden Eigenschaften des fertigen Produkts hängen von der präzisen Ausrichtung der Moleküle ab. Das ist mit der neuen Tinte machbar. Zudem fügen sich die Moleküle in der Tinte selbst zu Strukturen zusammen, deren Farben denen natürlicher schillernder Materialien ähneln, wie denen in Schmetterlingsflügeln. Dass es möglich ist, Strukturen Schicht für Schicht aufzubauen liegt auch daran, dass die Tinte eine höhere Viskosität als bisherige Tinten hat, also zähflüssiger ist

[b]Für Flügel und Augmented-Reality-Headsets[/b]

Schließlich ist die neue Tinte neuartig, einfach herzustellen, leicht zu verarbeiten und basiert auf Materialien, die zuvor von der SFD-Forschungsgruppe an der TU/e für lichtreflektierende Beschichtungen entwickelt wurden und sich für den 3D-Druck eignen. Das Ergebnis kann sich sehen lassen. Das Team um Sol hat beispielsweise Schmetterlingsflügel gedruckt, die natürlichen ähneln. 

„Die Kombination aus unserer neuen Tinte und DIW ermöglicht auch den Druck spezieller optischer Strukturen, die für Augmented-Reality-Headsets (Datenbrillen) benötigt werden, bei denen reale und künstliche Bilder nahtlos kombiniert werden", so Sol.

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