Ein Forschungsteam aus Korea hat einen innovativen 4D-Drucker entwickelt, der in der Lage ist, aus recycelten Materialien flexible Roboter herzustellen. Diese Roboter, die nicht aus starren Materialien bestehen, nutzen elementaren Schwefel, ein Abfallprodukt aus der Erdölraffinierung, um ein Material zu schaffen, das bei Hitze und Lichteinstrahlung strukturelle Veränderungen durchläuft. Durch die Integration von magnetischen Partikeln ermöglicht der Drucker die Produktion winziger Roboter von nur einem halben Zoll Größe, die sich durch externe Magnetfelder bewegen können.
Im Unterschied zu 3D-Objekten weisen 4D-gedruckte Objekte keine vierte räumliche Dimension auf. Vielmehr handelt es sich um 3D-Objekte, deren Gestalt sich nach der Herstellung ändern kann. Der Drucker nutzt einen Infrarotlaser, um eine chemische Schweißreaktion einzuleiten, ohne dass Klebstoffe erforderlich sind. Dies führt zu Objekten mit beweglichen Komponenten, die ihre Form verändern können. Wenn diese Gegenstände nicht mehr gebraucht werden, lassen sie sich einschmelzen und erneut als Druckmaterial verwenden. „Intelligente Materialien, die sich autonom bewegen und recycelt werden können, werden voraussichtlich zu Schlüsselfaktoren für zukünftige Soft-Robotik- und Automatisierungstechnologien werden“, sagte Dr. Dong-Gyun Kim.
Was ist Soft-Robotik?
Derzeit dienen die hergestellten Halbzoll-Roboter hauptsächlich Forschungszwecken. Der 4D-Drucker des Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT) markiert den Beginn einer neuen Ära des 4D-Drucks im Bereich der Soft-Robotik. Soft-Roboter bestehen aus flexiblen Materialien und können daher vielseitigere Bewegungen ausführen. Sie sind zudem leichter als herkömmliche Metallroboter und eignen sich ideal für verschiedene Anwendungen, insbesondere in der Medizin und der Fertigung. Der erste Soft-Roboter wurde 2014 entwickelt, was dieses Bereich zu einem relativ neuen Gebiet der Robotik macht. Im Jahr 2026 stellte die Southern University of Science and Technology in China einen Soft-Roboter vor, der in der Lage ist, seine Beinlänge zu verändern, um eine Vielzahl von Aufgaben durchzuführen.
Obwohl die Soft-Robotik-Branche vor Herausforderungen in Bezug auf Nachhaltigkeit steht, bietet der 4D-Drucker eine Lösung, indem er Abfall zur Herstellung von Robotern nutzt, die wieder zerlegt werden können. Ein weiteres Hindernis sind starre Antriebssysteme, die den Robotern die notwendige Flexibilität nehmen. Die Universität Bristol hat eine „weiche“ Miniaturpumpe entwickelt, die deutlich weniger wiegt als herkömmliche mechanische Pumpen und somit mehr Bewegungsfreiheit ermöglicht. Während die Forschungsteams weiterhin an Innovationen arbeiten, könnte die Soft-Robotik in der Lage sein, ihre vorgesehenen Funktionen erfolgreich zu erfüllen.
