Alternatief voor 3D-printproces levert producten op met meer functionaliteiten (video)

De onderzoekers richten zich in eerste instantie op raatstructuren. Die worden namelijk gebruikt om metamaterialen te creëren. Dit zijn materialen met ongebruikelijke fysische, mechanische of biologische eigenschappen, zoals ultralichte materialen die ultrastijf zijn; vloeistofachtige vaste stoffen; en materialen met ultrahoge energieabsorberende eigenschappen.

Raatstructuren konden tot nu toe alleen gemaakt worden door middel van 3D-printen. Dat beperkte hun functionaliteit, want om metamaterialen hun geavanceerde eigenschappen te geven, wordt het oppervlak verrijkt met zaken als nanopatronen of elektronica. En dat lukt niet goed in een 3D structuur.

Een onderzoeksgroep van professor Amir Zadpoor heeft nu laten zien hoe je origamitechnieken kunt gebruiken om complexe raatstructuren uit platte platen te vouwen. "We hebben het platte materiaal voorzien van zelfvouwende mechanismen, zodat het zichzelf kan vouwen tot de uiteindelijke raatstructuur", aldus Zadpoor. Het zelfvouwende mechanisme wordt geactiveerd door bijvoorbeeld een verandering in temperatuur. De raatstructuren kunnen willekeurig complexe oppervlaktepatronen hebben op verschillende schaal. "Wij laten zien hoe je vrijevorm-3D-patronen kunt toepassen op de oppervlakte van platte vlakken met een resolutie van enkele nanometers."

Toepassingsmogelijkheden

Metamaterialen met geavanceerde functionaliteiten kunnen gecreëerd worden voor verschillende toepassingsgebieden zoals voor de ontwikkeling van (meta)biomaterialen die weefselregeneratie stimuleren. Een ander voorbeeld van een potentieel toepassingsgebied is de integratie van flexibele elektronica, zoals sensoren en actuatoren, in het ontwerp van metamaterialen.