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Double Network Granular Elastomer Elastomer für den 3D-Druck zeigt erstaunliche Eigenschaftskombination

Quelle: EPFL 1 min Lesedauer

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EPFL Ecole Polytechnique Federale de Lausanne
Fastems Systems GmbH

Die Schweizern haben mal wieder was erfunden! Denn an der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) hat man ein Elastomer additiv verarbeitet, das ganz besonderen Eigenschaften aufweist ...

Erstaunlicher Softie! Was hier aus der Düse kommt, ist ein ganz spezielles Elastomer. Schweizer Forscher von der EPFL haben es per 3D-Druck unter die Lupe genommen! Es gehört zu den Double Network Granular Elastomers (DNGE), die länger „leben“ als andere gummiartige Polymere ...(Bild: EPFL CC BY SA)
Erstaunlicher Softie! Was hier aus der Düse kommt, ist ein ganz spezielles Elastomer. Schweizer Forscher von der EPFL haben es per 3D-Druck unter die Lupe genommen! Es gehört zu den Double Network Granular Elastomers (DNGE), die länger „leben“ als andere gummiartige Polymere ...
(Bild: EPFL CC BY SA)

Was die Schweizer Forscher vom EPFL als Elastomer für den 3D-Druck genommen haben, gehört zu den Double Network Granular Elastomers (etwa granulare Doppelnetzwerk-Elastomere) – kurz DNGE. Die Struktur dieser speziellen Kunststoffe zeigt elastomere Mikropartikel, die relativ steif und mit einem weichen Elastomernetzwerk verbunden sind , wie es weiter heißt. Bei mechanischer Belastung wird die Energie deshalb nicht durch bleibende Brüche in den Bindungen abgebaut, sondern dadurch, dass die Polymere abgleiten und sich in den weicheren Bereichen neu ordnen. Das hat laut Aussage der Schweizer bei Tests mit optimierten DNGE-Proben offenbart, dass eine bis zu 15-fach höhere Bruchzähigkeit gegeben ist. Bis das Material wirklich ermüdet, dauere es drei Mal so lang als bei üblichen Elastomeren. Die DNGE-Proben konnten immer wieder die Energie absorbieren, ohne zu reißen.

Jetzt geht es auch in Richtung nachhaltiger 3D-Druck

Was die Lausanner Forscher noch beobachten konnten, war, dass die Art des Risswachstums eine andere ist. Denn die Risse in den Proben erweitern sich vorzugsweise in den weichen Zwischenräumen der steiferen Elastomerpartikel. Sie folgten damit einem quas gewundenen Weg, der länger ist, als bei normalen Rissverläufen. Das reduziere lokale Spannungsspitzen und verzögert damit die Ermüdung. Für den 3D-Druck ist die Kombination nun deshalb recht relevant, weil weiche Komponenten in den Bereichen Robotik, flexible Elektronik und Medizintechnik häufig zyklischen Belastungen ausgesetzt sind, wie die Forscher anmerken. Die DNGE-Materialarchitektur könnte die Nutzungsdauer solcher Komponenten nur deutlich erhöhen, ohne die geometrische Gestaltungsfreiheit der additiven Fertigung einzuschränken. Das EPFL-Team ist nun auch dabei, Varianten auf Basis biologisch abbaubarer Kunststofftypen zu entwickeln. Auch recycelte Polymere haben sie demnach im Fokus.

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