Eine Gestaltungsmethodik für 4D-Textil

Von:

David Schmelzeisen

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Für die Funktion von vielen auf Stimuli reagierenden technischen Systemen (Robotik, Gebäudetechnik, Medizintechnik) werden heute elektronische Sensoren, Controller in Digitaltechnik und Motoren als Aktoren benötigt. 4D-Strukturen können diese Bauprinzipien mit reduzierter Komplexität ersetzen. Hybride Fertigungsprozesse können die Vorteile textiler Fertigungsverfahren mit den Vorteilen generativer Fertigungsverfahren kombinieren. Neu ist die zielgerichtete Formänderung des Hybridwerkstoffs über die Zeit in Folge der Interaktion einer vorgespannten, anisotropen, textilen Trägerstruktur und aufgedruckten heterogenen Balkenstrukturen als Verstärkung. Eine systematische Betrachtung der Elemente textile Fläche und selektive Verstärkungen und deren Relation auf der Ebene der Grenzflächen und übergeordneter Mechanik von Elementen ermöglicht die ingenieurtechnische Entwicklung des Hybridwerkstoffs. Der Hybridwerkstoff 4D-Textil wird an vier Anwendungsbeispielen (Greifer, Handschuh, Orthese, Sportbekleidung) validiert. Today, electronic sensors, digital controllers and motors as actuators are required for the function of many technical systems that react to stimuli. 4D structures can replace these construction principles with reduced complexity. In hybrid manufacturing processes the advantages of textile manufacturing processes can be combined with the advantages of generative manufacturing processes. What is new is the purposeful change in shape of the hybrid material over time as a result of the interaction of a prestressed, anisotropic textile carrier structure and printed heterogeneous beam structures as reinforcement. The hybrid material 4D textile is validated on four application examples (gripper, glove, orthosis, sportswear).