3D-Printing 08.05.2013, 09:24 Uhr

Ausgedruckte Tarnkappe macht Objekte im Mikrowellenlicht unsichtbar

Eine Tarnkappe, die mit einem 3D-Drucker hergestellt werden kann, haben Wissenschaftler der Duke University in den USA entwickelt. Die Tarnkappe, die einer durchlöcherten Frisbeescheibe ähnlich ist, kann Objekte im Spektrum des Mikrowellenlichtes unsichtbar werden lassen. Forscher glauben jedoch, dass sie auch bald für sichtbares Licht gefertigt werden kann.

Der US-Forscher Yaroslav Urzhumov hat eine Tarnkappe entwickelt, die im 3D-Drucker hergestellt wird und Gegenstände unsichtbar machen kann.

Der US-Forscher Yaroslav Urzhumov hat eine Tarnkappe entwickelt, die im 3D-Drucker hergestellt wird und Gegenstände unsichtbar machen kann.

Foto: Duke University

Die Tarnscheibe mit einem Durchmesser von 30 Zentimetern sieht aus wie ein Schweizer Käse oder einer durchlöcherte Frisbeescheibe. Um das Loch in der Mitte der Scheibe herum befinden sind weitere, scheinbar ungeordnete Löcher. Diese Öffnungen in der Tarnkappe sind unerlässlich, um Dinge unsichtbar zu machen. „Das Design der Tarnkappe verhindert den ‚Schatten‘, den das Objekt werfen würde, und unterdrückt die Streuung, die man erwarten würde“, erklärt Yaroslav Urzhumov von der Duke University. „Damit wird das blanke, stark reflektierende Objekt, etwa ein Metallzylinder, tatsächlich unsichtbar“, so Urzhumov.

Elektromagnetische Wellen, die von der Seite durch die Scheibe auf das Objekt zielen, werden von den Öffnungen umgeleitet. Dafür errechneten die Forscher die genaue Lage der Öffnungen mit einem speziellen Algorithmus, um den gewünschten Tarneffekt zu erreichen.

Schicht für Schicht aus dem 3D-Drucker

Schicht für Schicht baut der 3D-Drucker die Tarnkappe aus einem Polymer auf. Sie ist bereits in nur wenigen Stunden ausgedruckt. Ein Polymer ist eine chemische Verbindung, die aus Materialien in vielen gleichen Teilen besteht. Meist handelt es sich dabei um Kunststoffe. Dabei haben die Forscher das Verfahren der Stereolithografiethografie angewendet, bei dem das Werkstück schichtenweise durch Rasterpunkte aufgebaut wird, die sich frei im Raum bewegen. Die Daten hierfür werden am Computer erstellt. Bei diesem 3D-Druck-Verfahren wird der Werkstoff durch einen Laser belichtet und dadurch ausgehärtet.

Löcher leiten elektromagnetische Wellen um

Die Tarnkappe funktioniert derzeit jedoch nur mit Mikrowellen-Licht. Künftig soll sie jedoch auch für sichtbares Licht sowie für mehrere Meter große Objekte einsetzbar werden, hofft Urzhumov. Möglicherweise kann solche eine Tarnkappe aus einem durchsichtigen Polymer oder aus Glas aufgebaut werden. Dann wären Tarnkappen auch für andere Wellenlängen, inklusive infraroten und sichtbaren Lichts einsetzbar. In Simulationen an Computern zeigte sich bereits, dass eine Tarnkappe aus Polymer auch für Objekte in mehreren Metern Größe aufgebaut werden kann. Dann kann eine ähnlich strukturierte dünne Schicht aus Polymer um das zu tarnende Objekt gelegt werden.

Befindet sich das zu versteckende Objekt in der Mitte der Scheibe, wird es unsichtbar. Denn Mikrowellen werden von der Scheibe nicht reflektiert. Die Wellen werden um diese Scheibe herum gelenkt, so dass Scheibe und Objekt nicht zu erkennen sind.

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Immer populärer: 3D-Drucker

3D-Drucker werden immer populärer. Von Gartenzwergen bis hin zu Waffen wird inzwischen schon fast alles ausgedruckt. Ein 3D-Drucker wie beispielsweise der Replicator 2 von Makerbot kostet etwa 2000 Euro. Es ist jedoch zu erwarten, dass die Preise für solche Geräte künftig sinken werden. Das US-Militär finanziert die Entwicklung der Polymer-Struktur, die auf handelsüblichen 3D-Druckern ausgedruckt werden kann.

Bereits im Jahr 2006 hatte Urzhumov erstmals eine Tarnkappe aus Metamaterial gebaut, die elektromagnetische Wellen umlenken kann anstatt sie zu reflektieren. Damals war die Herstellung jedoch noch deutlich komplizierter als heute. Nur fünf Jahre später im Jahr 2011 hatte Urzhumov ein Metamaterial entwickelt, mit dem die drahtlose Stromübertragung beispielsweise von Smartphones, Autos und Notebooks verbessert werden sollte. Sieben Jahre später nun die Premiere: Urzhumov druckt die Unsichtbarkeit mit einem 3D-Drucker.

 

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