{"id":17004,"date":"2023-01-03T18:22:10","date_gmt":"2023-01-03T17:22:10","guid":{"rendered":"https:\/\/www.fachbau.ch\/?p=17004"},"modified":"2023-01-03T18:22:10","modified_gmt":"2023-01-03T17:22:10","slug":"formaenderung-auf-knopfdruck","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fachbau.ch\/de\/die-baustellen\/2023-01-03\/formaenderung-auf-knopfdruck\/","title":{"rendered":"Form\u00e4nderung auf Knopfdruck"},"content":{"rendered":"<p>Die Einsatzbereiche von programmierbaren Materialien sind beispielsweise bequeme Sitzgelegenheiten oder Matratzen, die das Wundliegen verhindern. Dabei verformt sich die Unterlage so, dass die Auflagefl\u00e4che gross ist und sich der Druck auf die K\u00f6rperteile dadurch verringert. Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer Cluster of Excellence Programmierbare Materialien CPM entwickeln solche programmierbaren Materialien und bringen sie gemeinsam mit Industriepartnern zur Marktreife. Ziel ist unter anderem der sparsame Einsatz von Ressourcen.<\/p>\n<figure id=\"attachment_17006\" aria-describedby=\"caption-attachment-17006\" style=\"width: 680px\" class=\"wp-caption alignnone\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-medium wp-image-17006\" src=\"https:\/\/www.fachbau.ch\/wp-content\/uploads\/2023\/01\/frauhofer_formaenderung_fachbauch_01-680x454.jpg\" alt=\"Oben: Die Steifigkeit und Form\u00e4nderung kann durch die Strukturierung einer Folie lokal eingestellt werden. Unten: Die Stapelung verschieden hoher Folien erlaubt die Erzeugung eines programmierbaren Materials. (Foto: pd)\" width=\"680\" height=\"454\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-17006\" class=\"wp-caption-text\">Oben: Die Steifigkeit und Form\u00e4nderung kann durch die Strukturierung einer Folie lokal eingestellt werden. Unten: Die Stapelung verschieden hoher Folien erlaubt die Erzeugung eines programmierbaren Materials. (Foto: pd)<\/figcaption><\/figure>\n<p>Zahlreiche Menschen weltweit sind von Bettl\u00e4gerigkeit betroffen, sei es infolge von Krankheit, Unfall oder Alter. Da sie sich oftmals nicht von allein bewegen oder drehen k\u00f6nnen, kann es zu einem sehr schmerzhaften Wundliegen kommen. Mit Materialien, deren Form und mechanische Eigenschaften sich an jeder Stelle programmierbar \u00e4ndern lassen, soll das Wundliegen k\u00fcnftig vermieden werden. Die H\u00e4rte und Steifigkeit von Matratzen, die aus programmierbaren Materialien hergestellt wurden, k\u00f6nnte beispielsweise in jedem beliebigen Bereich per Knopfdruck eingestellt werden. Ausserdem verformt sich die Unterlage selbstst\u00e4ndig so, dass ein hoher Druck an einer Stelle auf eine gr\u00f6ssere Fl\u00e4che verteilt wird. Das Bett wird dort, wo es dr\u00fcckt, automatisch weicher und elastischer. Zus\u00e4tzlich k\u00f6nnen Pflegekr\u00e4fte gezielt ein ergonomisches Liegen patientenspezifisch einstellen.<\/p>\n<h3>Material plus Mikrostrukturierung<\/h3>\n<p>Doch wie lassen sich Materialien \u00fcberhaupt programmieren? \u00abWir haben grunds\u00e4tzlich zwei Stellschrauben: Das Grundmaterial &#8211; bei Matratzen thermoplastische Kunststoffe, bei anderen Anwendungen metallische Legierungen, auch Formged\u00e4chtnislegierungen \u2013 und insbesondere die Mikrostruktur\u00bb, erl\u00e4utert Dr. Heiko Andr\u00e4, Themenfokussprecher am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM. \u00abDie Mikrostruktur der sogenannten Metamaterialien setzt sich aus einzelnen Zellen zusammen, die wiederum aus Strukturelementen wie kleinen Balken und d\u00fcnnen Schalen bestehen.\u00bb<\/p>\n<figure id=\"attachment_17007\" aria-describedby=\"caption-attachment-17007\" style=\"width: 680px\" class=\"wp-caption alignnone\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-medium wp-image-17007\" src=\"https:\/\/www.fachbau.ch\/wp-content\/uploads\/2023\/01\/frauhofer_formaenderung_fachbau.ch_02-680x235.jpg\" alt=\"Links: Einheitszelle aus Strukturelementen, Mitte: Aufbau des Materials aus vielen Zellen, Rechts: 3D-gedruckter Demonstrator. (Grafik: pd)\" width=\"680\" height=\"235\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-17007\" class=\"wp-caption-text\">Links: Einheitszelle aus Strukturelementen, Mitte: Aufbau des Materials aus vielen Zellen, Rechts: 3D-gedruckter Demonstrator. (Grafik: pd)<\/figcaption><\/figure>\n<p>W\u00e4hrend die Gr\u00f6sse der einzelnen Zellen und ihrer Strukturelemente bei herk\u00f6mmlichen zellul\u00e4ren Materialien wie Sch\u00e4umen zuf\u00e4llig variiert, ist sie bei den programmierbaren Materialien zwar auch variabel, jedoch genau festgelegt, sprich programmiert. Diese Programmierung erfolgt beispielsweise so, dass Druck an einer bestimmten Position zu gew\u00fcnschten Form\u00e4nderungen an anderen Stellen der Matratze f\u00fchrt, um etwa die Auflagefl\u00e4che zu vergr\u00f6ssern und die K\u00f6rperzonen optimal zu st\u00fctzen.<\/p>\n<h3>Materialien k\u00f6nnen auch auf W\u00e4rme oder Feuchtigkeit reagieren<\/h3>\n<p>Welche Form\u00e4nderung das Material aufweisen soll und auf welche Reize es reagiert \u2013 mechanische Belastung, W\u00e4rme, Feuchtigkeit oder ein elektrisches wie auch magnetisches Feld \u2013 l\u00e4sst sich ebenfalls \u00fcber die Wahl des Materials und seine Mikrostruktur bestimmen. \u00abDie Programmierbaren Materialien erm\u00f6glichen es, Gegenst\u00e4nde an die jeweilige Anwendung oder Person anzupassen und die Dinge somit multifunktionaler zu nutzen als bisher. Sie m\u00fcssen also nicht so oft ausgetauscht werden. Insbesondere vor dem Hintergrund des Ressourcenverbrauchs ist das interessant\u00bb, sagt Franziska Wenz, stellvertretende Themenfokussprecherin am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Werkstoffmechanik IWM.<\/p>\n<h3>Der Weg in die Anwendung<\/h3>\n<p>Ein einzelnes Material kann komplette Systeme aus Sensoren, Reglern und Aktuatoren ersetzen. Das Fraunhofer CPM beabsichtigt, durch Integration der Funktionen in das Material die Komplexit\u00e4t von Systemen zu senken und den Einsatz von Ressourcen zu reduzieren. \u00abWir haben bei der Entwicklung der programmierbaren Materialien stets das industrielle Produkt mit im Blick. So ber\u00fccksichtigen wir unter anderem die Serienfertigung und die Materialerm\u00fcdung\u00bb, sagt Wenz.<\/p>\n<p>Bereits laufen erste Pilotprojekte mit der Industrie. Das Forscherteam erwartet, dass die programmierbaren Materialien zun\u00e4chst einzelne Komponenten in bereits bestehenden Systemen ersetzen oder in speziellen Anwendungen genutzt werden, beispielsweise bei medizinischen Matratzen, Sitzen, Schuhsohlen und Schutzkleidern.<\/p>\n<p><strong>Weitere Informationen<\/strong><br \/>\n<a href=\"https:\/\/www.fraunhofer.de\/de\/presse\/presseinformationen\/2023\/januar-2023\/formaenderung-auf-knopfdruck.html\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>www.fraunhofer.de<\/strong><\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die Einsatzbereiche von programmierbaren Materialien sind beispielsweise bequeme Sitzgelegenheiten oder Matratzen, die das Wundliegen verhindern. Dabei verformt sich die Unterlage so, dass die Auflagefl\u00e4che gross ist und sich der Druck auf die K\u00f6rperteile dadurch verringert. 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