Die Struktur eines Materials bestimmt seine Eigenschaften. Die Fakultät für Verkehrswissenschaften an der Tschechischen Technischen Universität betreibt Spitzenforschung auf diesem Gebiet und hat sich hohe Ziele gesetzt: Die Produktionsprozesse in der Automobilbranche, der Luftfahrt oder der Weltraumforschung deutlich zu verbessern. Stellen Sie sich vor, Sie müssen eine Autokarosserie oder einen Raumanzug bauen, die einem Aufprall mit einer bestimmten Kraft standhalten und sich auf eine bestimmte Weise verformen müssen. Dank dieser Forschung werden Sie bald in der Lage sein, dies zu erreichen, indem Sie einfach Parameter festlegen und die KI wird empfohlene Materialien und Strukturen mit Eigenschaften generieren, die genau Ihren Anforderungen entsprechen. Diese Art der Forschung erfordert jedoch Daten, eine Menge Daten – die Sie durch praktische Experimente sammeln müssen. Und genau hier kommt der 3D-Druck ins Spiel!

 

Professor Ondřej Jiroušek ist für diese Forschung verantwortlich und er hat uns gezeigt, wie es gemacht wird: Bei den Experimenten werden 3D-gedruckte Objekte mit verschiedenen Strukturen verwendet, die von einer KI generiert werden. Sie sehen fast so aus wie die dekorativen Modelle aus Printables 3D-Designwettbewerben, aber in Wirklichkeit sind sie ein bisschen anspruchsvoller.

„Jede Probe hat andere Eigenschaften und jede Struktur verhält sich anders“ erklärt Prof. Jiroušek. Er zeigt uns ein 3D-gedrucktes Muster, das wie ein Hockey-Puck aussieht – aber mit einem sichtbaren, eigenartigen Füllmuster. „Es sieht fast wie eine Bienenwabe aus, ist aber so konzipiert, dass es die Druckkraft auf eine bestimmte Weise verteilt.“

Die Experimente finden in einem speziellen Labor für dynamische Tests von Materialien und Strukturen statt, dem Dynlab. Es ist voll mit allen möglichen wissenschaftlichen Geräten, aber das auffälligste ist sicherlich der Split-Hopkinson Druckbalken, der buchstäblich zum Schießen auf die 3D-gedruckten Objekte verwendet wird. Sie platzieren das Objekt zwischen zwei Stangen und schießen dann ein Projektil aus einer Luftkanone ab. Das Schlagwerk trifft die erste Stange, die dann auf das Objekt trifft und es verformt. Das ist nicht nur ein lustiges Experiment, sondern auch die Zeitlupenaufnahmen des Einschlags sind sehr cool.

Wir sahen unterschiedliche Ergebnisse bei verschiedenen Proben – von einem relativ flachen Loch bis hin zu einem gerissenen und deformierten Objekt.
„Das Ziel dieser Experimente ist es, das Verhalten verschiedener Strukturen unter bestimmten Szenarien abzubilden und zu verstehen. Die Ergebnisse des Experiments können in Zahlen übersetzt werden und wir können mathematische Modelle erstellen. Die Forschung sollte dazu führen, neue Arten von Schutzkleidung oder Strukturen zu entwickeln, die vor Stößen schützen“, sagt Prof. Jiroušek. Ein neues Forschungsprojekt in Zusammenarbeit mit der North Carolina State University ist ebenfalls in Vorbereitung, bei dem die Möglichkeiten des Einsatzes künstlicher Intelligenz während des Designprozesses untersucht werden.

Die FDM- und SLA-3D-Drucktechnologien helfen den Forschern bei ihren Aufgaben erheblich. In ihren Labors finden Sie Original Prusa 3D-Drucker – nämlich MK3S+ und MINI+. Lehrer und Studenten nutzen ihre 3D-Drucker auch zur Herstellung von praktischem Zubehör für ihre Forschung oder zur Reparatur oder Verbesserung ihrer Geräte.

Und die Studenten können gar nicht genug vom 3D-Druck bekommen.
„3D-Druck ist für die Studenten sehr vorteilhaft, außerdem ist er sehr einfach zu erlernen und macht Spaß. Und das ist die beste Kombination,“ sagt Prof. Jiroušek mit einem Lächeln.

Webseite: cvut.cz