3D Webmaschine zur Herstellung natürlicher Strukturen

Ein Student der Universität für Kunst und Design in London – Royal Collage of Art – hat in seiner Abschlussarbeit eine Webmaschine entwickelt, die dreidimensionale Gewebe herstellen dann. Für die Präsentation und Demonstartion seiner 3D Webmaschine hat er Schuhsolen entworfen und gewoben.

3D Webmaschine
3D Webmaschine (Quelle: sosafresh.com)

3D Webmaschine arbeitet ähnlich wie ein 3D Drucker

Oluwaseyi Sosanya ist ein Amerikaner mit nigerianischen Wurzeln. Für die Technologie seiner 3D Webmaschine hat er sich bei Nähmaschinen sowie industriellen Strickmaschinen inspirieren lassen. Vor allem für die Zuführung des Garns konnte er sich dort einiges abschauen.

Für die 3D Webmaschine bzw. den 3D Webstuhl, wie die Maschine auch genannt wird, hat Oluwaseyi ein Patent angemeldet. Ähnlich wie beim 3D Druck, arbeitet die Maschine auch mit einzelnen Schichten. Hierfür wurde eigens eine Software für die Fertigung entwickelt. Demnach wird ein herzustellendes Objekt in einzelnen Schichten (Layers) geschnitten. Für jede Schicht wird ein separater Maschinencode geschrieben, den die 3D Webmaschine abfährt. Nach und nach entsteht so das fertige dreidimensionale Gewebe.

Webkopf mit den einzelnen senkrechten Stäben
Webkopf mit den einzelnen senkrechten Stäben (Quelle: dezeen.com)

Um das Gewebe aufbauen zu können, besteht die Gewebeplattform aus einzelnen, senkrecht aufgerichteten Stäben. Über Röhrchen wird Garn zugeführt. Dieses wird zu einem Webkopf gefördert – im 3D Druck würde man dazu „Extruder“ sagen. Über Elektromotoren wird der Webkopf in X- und Y-Richtung verfahren. Dabei bewegt er sich in vorgegebenen Bahnen um die senkrechten Stäbe.

Ist eine Gewebeschicht abgefahren, wird der Tisch um eine Schicht gesenkt und die nächste Schicht kann gewoben werden.

Anders als bei 3D Druckern, benötigt der 3D Webstuhl keinen Binder. Das Gewebe hält von alleine durch seine besondere Struktur zusammen.

Das folgende Video von Zuzanna Weiss zeigt die Maschine in Aktion.

Möglichkeiten der 3D Webtechnologie

Oluwaseyi hat für sein Projekt einige Strukturen entwickelt, die er alle bei der Natur abgeschaut hat. So ist z.B. die Honigwabenstruktur entstanden.

Eine weiteres interessantes Gewebe ist die Zickzack-Strukur. Diese besitzen Eigenschaften von auxetischen Strukturen. Herkömmliche Strukturen ziehen sich bei einer Streckung quer zu deren Richtung zusammen. Beispiel hierfür ist ein elastischer Gummi. Auxetische Strukturen hingegen dehnen sich quer zur Streckrichtung aus.

Zickzack-Struktur aus einer 3D Webmaschine
Zickzack-Struktur aus einer 3D Webmaschine (Quelle: sosafresh.com)

Anwendungsmöglichkeiten der dreidimensionalen Gewebe könnten in der Medizintechnik (Implantate), architektonische Strukturen, Filtertechnik oder in der Sicherheitstechnik sein. Oluwaseyi arbeitet aktuell an einem Gewebe für stichsichere Westen für Sicherheitsbeamte in Gefängnissen.

Schuhsole aus einer 3D Webmaschine
Schuhsole aus einer 3D Webmaschine (Quelle: dezeen.com)

Die Schuhsole hat er zusammen mit den Designern Lixian (Lisa) Teng und Tomiwa Adesun entwickelt. Das Gewebe besteht aus Baumwolle, Schafwolle sowie Papierfasern. Nach dem Webprozess wurde die Sole mit Silikon überzogen. Hierdurch bekommt sie die Eigenschaften von herkömmlichen Schuhsolen. Der große Vorteil dabei ist jedoch, dass erheblich weniger Material für die Herstellung verwendet wird.

Welche weiteren Einsatzgebiete seht Ihr für die dreidimensionale Webtechnologie? Ich freue mich auf Eure Kommentare.

Über Stefan Reinsprecht 148 Artikel

Hi, ich bin Stefan Reinsprecht, der Herausgeber von Netzkonstrukteur. Als Maschinenbauingenieur mit jahrelanger Erfahrung in der Konstruktion und Entwicklung interessiere ich mich sehr für technische Dinge. Hier erfährst Du Neuigkeiten, aber auch Grundlagen. Viel Spaß beim Lesen.
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