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3D-Druck von Metallen auf Gewebe für preiswerte Antennen, Sensoren und Wearables

Eine Gruppe von Forschern des Imperial College London hat eine Technik für den 3D-Druck von Metallen wie Silber, Gold und Platin auf natürlichen Stoffen entwickelt. Das Verfahren könnte auch verwendet werden, um Batterien, drahtlose Technologien und Sensoren in Papier- und Baumwolltextilien einzubauen. Diese Technologien könnten mehrere Anwendungen haben, darunter neue kostengünstige medizinische Diagnosewerkzeuge, drahtlos betriebene Aufklebersensoren zur Messung der Luftverschmutzung oder Kleidung, die die Gesundheit des Trägers überwachen kann.Es ist nicht das erste Mal, dass Metalle auf Stoffe gedruckt wurden, aber in der Vergangenheit wurde der Stoff mit Kunststoff überzogen, wodurch er wasserdicht, aber spröde wurde. Die Methode der Forscher, die sie in einem Artikel mit dem Titel "Autokatalytische Metallisierung von Geweben unter Verwendung von Si-Tinte für Biosensoren, Batterien und Energiegewinnung" beschreiben, ermöglicht, dass Metallfarben ganze Fasern bedecken, statt die Oberfläche des Gewebes zu beschichten.

"Stoffe sind allgegenwärtig und einige Formen wie Papier sind uralt", sagte Max Grell, Doktorand in der Abteilung für Bioingenieurwesen. „Mit dieser neuen Methode zum Metallisieren von Geweben können neue Klassen fortgeschrittener Anwendungen erstellt werden.“

Die Forscher bedeckten die Fasern zunächst mit mikroskopisch kleinen Siliziumpartikeln und tauchten das Material anschließend in eine Lösung ein, die Metallionen enthielt. Der Prozess ist als Si-Tinten-aktivierte autokatalytische Metallisierung (SIAM) bekannt und ermöglicht es den Metallen, durch das Material zu wachsen, wenn sich die Ionen auf den Siliziumpartikeln abscheiden. Die Technik beschichtet Metall im gesamten Stoff, so dass Papier und Textilien Wasser absorbieren können und flexibel bleiben und gleichzeitig eine große metallische Oberfläche bieten. Viele fortschrittliche Technologien erfordern diese Eigenschaften, insbesondere Sensoren und Batterien, bei denen Ionen in Lösungen mit Elektronen in Metallen interagieren müssen.

Für eine Proof-of-Concept-Studie trieben die Forscher die Silicon-Tinte von Hand auf die Textilien, sagen aber auch, dass der Prozess von großen herkömmlichen 3D-Druckern skaliert und durchgeführt werden könnte.

Beispielsweise druckten die Forscher Silberspulenantennen auf Papier, die zur Daten- und Stromübertragung in drahtlosen Geräten wie kontaktlosen Bezahlsystemen verwendet werden können. Sie legten auch Silber auf Papier ab und fügten dann Zink hinzu, um eine Batterie zu bilden, und verwendeten die Technik, um eine Reihe von Sensoren herzustellen, einschließlich eines Sensors auf Papierbasis, um die genetischen Indikatoren der Johne-Krankheit zu erkennen. Diese Krankheit, die für Grasfresser tödlich ist ,  steht im Zusammenhang mit Morbus Crohn beim Menschen.

Die Forscher sagen, dass Sensoren, die aus natürlichen Stoffen hergestellt werden, billiger und leichter zu lagern und zu transportieren sind und in Kleidung verwendet werden könnten, die die Gesundheit überwacht.

„Wir haben Anwendungen aus verschiedenen Bereichen ausgewählt, um zu zeigen, wie vielseitig und möglich ist, diesen Ansatz zu ermöglichen“, sagte Grell. „Es war viel Zusammenarbeit erforderlich, und wir hoffen, dass wir das Potenzial dieser Methode demonstriert haben, sodass Personen, die sich auf verschiedene Bereiche spezialisiert haben, diese Anwendungen entwickeln können. Das Schöne an diesem Ansatz ist, dass er auch verschiedene Technologien kombinieren kann, um eine komplexere Anwendung zu bieten. Zum Beispiel können kostengünstige Sensoren auf Papier gedruckt werden, die dann die gesammelten Daten durch kontaktlose Technologie übertragen können. Dies könnte besonders in Entwicklungsländern hilfreich sein, in denen Diagnosetests am Ort der Behandlung, an entlegenen Orten und kostengünstig durchgeführt werden müssen. “

Die Forscher zeigten, dass die Herstellung einer Spulenantenne mit ihrem Ansatz nur 0,001 US-Dollar kostet, im Vergleich zu herkömmlichen Methoden, die 0,05 US-Dollar kosten. Das Team hat ein Patent angemeldet und sucht nach Industriepartnern. Der nächste Schritt besteht darin, die Anwendung der neuen Methode in realen Anwendungen zu demonstrieren.

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3D-Druck und das Gesetz Interview mit Rania Sedhom

Das Gesetz und der 3D-Druck ist für viele ein aufregendes interessantes Gebiet. Was passiert genau mit 3D-Druckerzeugnissen und Haftung oder IP? Die meisten Menschen im 3D-Druck möchten keine separaten Gesetze für 3D-Druck oder 3D-Druckware. Aber bei 3D-Druckwaffen haben wir gesehen, wie Gesetzgeber in das verrückte Clownauto der Gesetzgebung per Pressemitteilung springen und separate Gesetze für den 3D-Druck erlassen. Was wird die Zukunft halten? Rania Sedhom von der Sedhom Law Group sprach uns an, um ihre Erkenntnisse zu teilen.

 

Der Gesetzgeber scheint eine neue Gesetzgebung speziell für den 3D-Druck zu schaffen. Sind Sie damit einverstanden?

Ja, das bin ich. Die Technologie ist zwar ein Netz von Software und Textilien, aber sie ist einzigartig und bedarf einer eigenen Gesetzgebung.

Muss sich IP aufgrund von 3D wirklich ändern?

Ja, das Recht des geistigen Eigentums erlaubt es Einzelnen, einen aktuell geschützten Gegenstand oder eine Idee zu ändern und dann als eigenständig zu schützen. Viele Menschen verstehen, welche Änderungen und / oder Verbesserungen für Ideen und Gedankenprodukte erforderlich sind, die ohne 3D-Technologie eingesetzt werden. Es ist jedoch eine Anleitung erforderlich, wie viel durch die 3D-Technologie geändert werden muss, um sie als „neu“ oder „angemessen verändert“ zu kennzeichnen.

Welche Probleme ergeben sich aus dem 3D-Druck?

Der 3D-Druck wird schließlich dazu beitragen, dass Fälscher Produkte herstellen, die als Fälschung schwieriger zu erkennen sind, wenn die 3D-Technologie als Replikation verwendet wird. Die meisten von uns werden wahrscheinlich diese Technologie verwenden, um einen fehlenden Knopf für unser Hemd oder für die Perlenstickerei für unseren Pullover zu reproduzieren. Fälscher können jedoch den gesamten Artikel reproduzieren. Wie bei allen Technologien und Fortschritten kann es von Kriminellen auf unangemessene Weise missbraucht werden.

Warum interessierst du dich für den Bereich?

Es wird die Modewelt und die gesamte Definition von Mode erweitern! Nun arbeiten Modeunternehmen und Designer mit Chemikern und Architekten zusammen, um beispielsweise neue Textilien und Formen zu kreieren. Ich kann es kaum erwarten zu sehen, was als nächstes passiert!

Wenn ich ein kleiner unabhängiger Designer bin und ein 3D-gedrucktes Design freigeben möchte, aber trotzdem vom Verkauf physischer Kopien profitieren möchte, was muss ich tun?

Es ist schwierig, diese Frage vollständig zu beantworten, ohne mehrere Seiten zu schreiben. Das lange und das kurze davon dreht sich jedoch um Vereinbarungen. Eine Vereinbarung, in der die Eigentümer der 3D-Software und die Rechte, die sie an die Designer verkaufen, abgegrenzt werden, eine Vereinbarung, in der die Eigentümer des sich daraus ergebenden Designs angegeben sind, und eine Vereinbarung über den Verkauf. Wenn die Designer online verkaufen, sollten sie sicherstellen, dass ihre Geschäftsbedingungen klar sind, insbesondere in Bezug auf das, was die Verbraucher mit dem Produkt machen können oder nicht. Können sie zum Beispiel abgeleitete Produkte herstellen und wenn ja, wem gehört diese abgeleitete Arbeit? Derzeit verfügen nicht viele Haushalte über eigene 3D-Drucker. Dies wird sich jedoch im Laufe der Zeit ändern. Ich denke, dass 3D-Drucker populärer sein werden als reguläre Drucker und dass fast jeder Haushalt letztendlich eine unterschiedliche Größe haben wird.

Wie kann ich als Erfinder mit begrenztem Budget am besten meine Idee vor Diebstahl schützen?

Rechtsberatung einholen. Mehrere Anwälte bieten kostenlose Beratungen an, um neu geprägten Erfindern zu helfen, ihre Rechte und Pflichten zu verstehen. Ein Anwalt, der an Startups interessiert ist, verfügt in der Regel über alternative Preismodelle, damit der Erfinder von einer Rechtsvertretung mit angemessenen Gebühren und Kosten profitieren kann.

In der Mode gibt es kein Urheberrecht, aber die Modebranche funktioniert?

Es gibt mehrere Schutzmaßnahmen für die Modebranche. Wenn ein Produkt unter Verwendung eines bestimmten Verfahrens oder einer bestimmten Technologie hergestellt wird, ist ein Patent möglich. Das Designer-Logo kann eine Marke sein, Bilder sind geschützt und bestimmte Blogbeiträge und andere Texte können urheberrechtlich geschützt sein.

Sollte der 3D-Druck auf dieselbe Weise funktionieren?

3D-Druck ist eine Technologie. Und als solches kann es anders behandelt werden. Der Prozess, der beim Bedrucken des Artikels verwendet wird, wird die Hauptquelle des Eigentums sein, und das neu geschaffene Textil wird die Hauptquelle des Eigentums der Marke und / oder des Designers sein.

Ist die Datei oder der Druck das tatsächliche Design?

Ich denke, hier brauchen wir eine Anleitung von den Aufsichtsbehörden. Die Antwort ist komplex. Habe ich als Designer die Datei angefordert, mit der ich das Produkt drucken kann? Wenn ja, dann muss die Datei geschützt werden? Habe ich als Designer eine Datei verwendet, die allen zur Verfügung steht, um mein Produkt herzustellen? Dann kann die Art und Weise, wie ich das Produkt hergestellt habe, geschützt werden.

Wie können wir sicherstellen, dass die richtigen Personen eine Zuordnung erhalten?

Dies wird sich wahrscheinlich nicht ändern – durch Verträge und Vertrauen.