Das Ausmaß der Formänderung der gedruckten Objekte ist drastisch: sie können um bis zu 63 Prozent schrumpfen. 4D-Fertigungstechnologien könnten zukünftig dort eingesetzt werden, wo Werksstücke erst nach der vordefinierten Umformung ihre Aufgabe erfüllen sollen, etwa als Verbindungselemente bei der Montage von Bauteilen, z. B. in den Bereichen Medizintechnik, Maschinenbau, Automotive oder Luftfahrt.

Der 3D-Druck liegt im Trend, schließlich bietet er als additive Fertigungstechnologie zahlreiche Vorteile. Beispielsweise können Produkte und Demonstratoren individuell gestaltet werden und sind schnell verfügbar. Ein Forscherteam des Fraunhofer CPM setzt einen großen Benefit drauf: es stellt Druckobjekte im sogenannten 4D-Druck her. Bei dieser Technologie wird der Dimension Raum, also 3D, die Dimension Zeit, also 1D, hinzugefügt. Auf diese Weise lassen sich Objekte aus Formgedächtnispolymeren drucken, die zu einem späteren Zeitpunkt ihre Form einmalig durch Erwärmen ändern können – und das in durchaus bemerkenswerter Weise: stäbchenförmige Proben von etwa vier Zentimetern Länge schrumpfen um bis zu 63 Prozent zusammen. Auch Krümmungen lassen sich dabei gezielt realisieren. »Wir sind zunächst von einer relativ einfachen Stäbchen-Geometrie ausgegangen und anschließend komplexer geworden, indem wir auch hohlzylinder- und hohlquaderförmige Proben hergestellt haben«, sagt Dr. Thorsten Pretsch vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP, der das Projekt im Rahmen des Fraunhofer CPM koordiniert. »Bei allen untersuchten Geometrien legten wir das gewünschte Materialverhalten vorab fest.«