3D-Druck verwirklicht nach 40 Jahren Forschungsprojekt

Freimans ursprüngliches Design verwendete Riemen mit Zahnrädern aus Holz, um den Reißverschluss zu bilden, sowie einen Verschlussmechanismus zum Zuknöpfen und Aufknöpfen der Riemen. Er reichte das Design in einen Wettbewerb ein, gewann jedoch nicht; dennoch ließ er sich das Design patentieren.

Etwa 40 Jahre später entschied sich ein Team, die Idee erneut zu prüfen. Diesmal ermöglichte die 3D-Druck-Technologie den Forschern, maßgeschneiderte Kunststoff-Reißverschlüsse für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen herzustellen, Wearables. 3D-Reißverschlüsse können auf vielfältige Weise nützlich sein.

Jiaji Li/YouTube Das Team zeigte, wie nützlich 3D-Reißverschlüsse sein können, indem es eine Reihe, bei denen jeder auf eine leicht abweichende Weise eingesetzt wurde. Ein Prototyp war ein zusammenklappbarer Zelt, der 3D-Reißverschlüsse statt herkömmlicher Zeltstangen verwendete.

Das einzigartige Design ermöglichte eine deutlich

Das einzigartige Design ermöglichte eine deutlich schnellere Aufstellung als bei einem herkömmlichen Zelt, da jeder Arm in Sekunden statt in Minuten zusammengezippt werden konnte. Insgesamt benötigten die Forschenden eine Minute und 20 Sekunden, um ihr neues Zelt aufzubauen, im Vergleich zu sechs Minuten bei einem herkömmlichen Zelt.

Neben der Nützlichkeit für Camping und Wandertouren stellten die Forschenden fest, dass größere mit Reißverschlüssen versehene Strukturen potenziell für Rettungsmissionen oder Katastrophenhilfe eingesetzt werden könnten. Ein weiterer Prototyp des Teams war ein Roboter, der einen Motor verwendete, um Teile seiner Beine zu öffnen und zu schließen.

Der Reißverschlussmechanismus ermöglichte es, die Höhe jedes Beins schnell zu erhöhen, um Hindernisse zu überwinden, und anschließend wieder zu senken, um auf ebenem Untergrund eine bessere Stabilität zu gewährleisten.

Das Reißverschluss-Design erwies sich zudem als

Das Reißverschluss-Design erwies sich zudem als nützlich für einen Handgelenkverband, bei dem er verschlossen werden konnte, um Stoßschutz zu bieten, und schnell geöffnet wurde, wenn der Träger mehr Beweglichkeit benötigte. Das Team stieß bei verschiedenen Kunststoffen auf unterschiedliche Ergebnisse.

Jiaji Li/YouTube Es lohnt sich sehr, das folgende Video anzusehen, um jeden Prototypen in Aktion zu sehen und sich die weiteren Ideen des Teams anzuschauen, darunter eine bewegte Kunstinstallation, bei der ein Reißverschluss eine sich windende Rebe formt.

Natürlich wäre die praktische Nutzbarkeit all dieser Designs in der realen Welt eingeschränkt, wenn sie nicht robust genug wären, um wiederholt verschlossen und geöffnet zu werden. Wie sich herausstellte, erwiesen sich die Reißverschlüsse als mehr als ausreichend robust, um langfristige Nutzung standzuhalten.

Was die Studie zeigt

Die Forscher stellten fest, dass handelsübliche 3D-Druck-Filamente ausreichen, um langlebige Reißverschlüsse herzustellen, wobei PLA-Filament jedoch robuster ist als TPU-Filament. TPU hingegen führt zu flexibleren Reißverschlüssen.

Nach dem Testen ihrer Reißverschluss-Entwürfe bis zum Versagen kam das Team zu dem Ergebnis, dass die Reißverschlüsse im Laufe ihres Lebenszyklus etwa 18.000 Zyklen überstehen können. Während die erste Studie zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für das neue Design aufzeigte, betonte das Team, dass noch viele weitere Konzepte getestet werden müssen.

Als Beispiel nannten sie den Einsatz eines Reißverschluss-Designs zur Entnahme und fügten hinzu, dass neben dem Handgelenkverband auch andere flexible Wearables entwickelt werden könnten. Hätte Freeman sein ursprüngliches 3D-Reißverschluss-Design nicht patentiert, wäre es möglicherweise der Geschichte entschwunden.

Da die Technologie zur Verwirklichung nun endlich entwickelt wurde, könnte sie sich in Zukunft in vielfältiger Weise als nützlich erweisen.