
Kräfte von oben werden über Stege auf die senkrecht stehenden Ringstrukturen übertragen.
Deren Rotation zieht an den Ecken der waagerechten Flächen des Würfels.
(T.Frenzel/KIT)
Mit 3D-Druckern für den Mikrobereich ist es Forschern des
Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gelungen ein Metamaterial aus würfelförmigen Bausteinen zu schaffen, das auf Druckkräfte mit einer Rotation antwortet. Üblicherweise gelingt dies nur mit Hilfe einer Übersetzung wie zum Beispiel einer Kurbelwelle.
Das ausgeklügelte Design aus Streben und Ringstrukturen, sowie die zu Grunde liegende Mathematik stellen die Wissenschaftler
in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift
Science vor.
„Übt man Kraft von oben auf einen Materialblock aus, dann deformiert sich dieser in unterschiedlicher Weise. Er kann sich ausbuchten, zusammenstauchen oder knicken“, sagt Martin Wegener, Professor am Institut für Angewandte Physik und Direktor am Institut für Nanotechnologie am KIT. „Drehen wird er sich nach den geltenden Regeln der Mechanik aber nicht“, betont er. Seinem Mitarbeiter Tobias Frenzel und Kollegen ist es nun gelungen, dreidimensionales Material zu entwerfen, das lineare Druckkräfte in eine Drehbewegung umsetzt: „Zunächst haben wir per Computersimulation ein Design erarbeitet, das eine solche, bisher nicht beschriebene mechanische Eigenschaft aufweist“, erklärt Frenzel, Erstautor der Studie, das Vorgehen.