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Der menschliche Körper vollzieht eine Menge Dinge, welche vom Laien kaum nachvollziehbar sind. ein Beispiel dafür ist die Sehfähigkeit des Menschen. Sie ist zwar nicht so ausgeprägt wie die eines Adlers, dennoch ist sie enorm präzise und deutlich besser als bei anderen Tieren.
Man kann meist einschätzen, wie weit ein Gegenstand oder eine Person weg ist, man nimmt verschiedene Farben wahr und ein Eindruck von Dreidimensionalität entsteht. Doch wie kommt es dazu? Dies wird im Folgenden genauer erläutert.

Wie nimmt das Auge Gegenstände wahr?

Die Wahrnehmung des menschlichen Auges ist von vielerlei Dingen abhängig. So fließen Lichtverhältnisse, Entfernung und auch die Größe des jeweiligen Objekts in die Aufnahmefähigkeit ein. Grundlegend für die dreidimensionale Wahrnehmung ist allerdings an erster Stelle die anatomische Gegebenheit, dass der Mensch zwei Augen hat. So wird jedes Objekt stets aus zwei minimal unterschiedlichen Blickwinkeln wahrgenommen. Durch Akkommodation kann das Gesehene entschlüsselt werden. Die menschlichen Augen richten sich so aus, dass das Objekt scharf und richtig betrachtet wird. Auf den Netzhäuten beider Augen entsteht dabei ein einzelnes Abbild des Gesehenen. Diese Abbildung ist jedoch lediglich in Form einer zweidimensionalen Fläche vorhanden.

Wie wird aus diesen beiden Abbildungen ein dreidimensionales Bild?

Grundsätzlich funktioniert diese Form der Wahrnehmung nur bei vergleichsweise weniger weit entfernten Objekten. Bei weiter entfernten Dingen reicht der minimale Positionsunterschied der beiden Augen nicht aus, um eine räumliche Wahrnehmung zu erzeugen. Das eigentliche dreidimensionale Bild wird erst vom Gehirn erzeugt. Dieses dient nämlich dazu, die beiden Bilder der Augen zusammenzusetzen. Die Erfahrungswerte, welche im Gehirn verankert sind, sorgen dafür, dass ein korrekter räumlicher Eindruck entsteht. so können Entfernungen, Größen und Farben von Objekten richtig eingeschätzt werden. Sollten Menschen ein Auge verloren haben, ist es aber trotzdem noch möglich, Entfernungen und Größen richtig einzuschätzen. Hierzu ist dann allerdings ein gewisses Maß an Training vonnöten.

Wie kann ich das Erklärte selbst nachvollziehen?

Es ist ganz einfach ausprobierbar, dass jedes Auge sein eigenes Bild erzeugt. Hierzu muss man lediglich den ausgestreckten Arm mit einem ausgestreckten Zeigfinger vor sein Gesicht halten. Hinter dem Zeigefinger sollte sich ein wahrnehmbares Objekt befinden. Nun schließt man abwechselnd das linke und das rechte Auge. Es fällt sehr schnell auf, dass der Finger immer ein bisschen von links nach rechts oder umgekehrt wandert. Schließt man das rechte Auge, so bewegt sich der Finger leicht nach rechts. Schließt man das linke Auge, bewegt sich der Finger ein kleines Stück nach links. Diese beiden Bilder, welche von jedem wahrgenommen werden können, ermöglichen im Zusammenspiel schließlich, dass Dinge dreidimensional wahrgenommen werden können.

Der 3D-Druck setzt sich langsam aber sicher in vielen Branchen durch. Mit Kunststoffen kann schon seit langer Zeit sehr gut gearbeitet werden. Bei Metallen war dies bis jetzt noch nicht immer der Fall. Das Problem liegt bei gedruckten Metallen in der Struktur. Metalle sind schwieriger zu bearbeiten. Bisher konnte man entweder feste und stabile Metalle oder flexible Metalle drucken. Eine Kombination aus beiden Aspekten war nicht möglich. Neuerdings wurden allerdings Forschungen durchgeführt, welche möglicherweise den Durchbruch auf diesem Gebiet bringen könnten.

Welche neuen Techniken gibt es?

Es gibt zwei vielversprechende neue Vorgehensweisen. Einerseits haben Forscher der Stockholm University, der University of Birmingham und der Zhejiang University ein neues 3D-Druckverfahren für Metalle entwickelt. Dieses Verfahren wird als SLM-Technik bezeichnet. Die Metalle werden im Drucker sehr schnell abgekühlt. Die Rate liegt bei unglaublich hohen Werten. Durch die fehlende Zeit zur Anpassung werden Mikrostrukturen innerhalb des Metalls ausgebildet. Diese sorgen dafür, dass eine mechanische Dehnbarkeit vorhanden ist. Zudem wird aber auch eine stabile Struktur erreicht. Folglich entsteht durch diese Technik ein flexibles und dennoch stabiles Metall.

Andererseits wurde von der Universität Kassel eine neue Methode zum 3D-Druck von Metallen vorgestellt. Hier wurde eine TRIP-Stahl-Legierung zugrunde gelegt. Durch ein Elektronen-Druck-Verfahren wird ein hohes Maß an Wärme erzeugt. Der Stoff nimmt so die Fähigkeit an, sich vor Brüchen und Schäden zu schützen. In Kombination mit der SLM-Technik können so enorm widerstandsfähige und stabile Edelstahle entstehen.

Wie wurde die SLM-Technik erprobt?

Unter Zuhilfenahme von Elektronenmikroskopen ist ein genaues Testen der 3D-Druckerzeugnisse möglich. Das von chinesischen Forschern entwickelte Verfahren dient dazu, die Metalle bestmöglich unter analytischen Gesichtspunkten zu betrachten. Die Erforschung und stetige Verbesserung der Mikrostrukturen kann somit pausenlos voranschreiten. So bietet sich die Möglichkeit, die metallischen 3D-Drucke ständig weiterentwickeln zu können.

Wo kann die neue Technik zum Einsatz kommen?

Vor allem Luft- und Raumfahrt werden von dieser neuen technischen Errungenschaft profitieren. Allerdings wird dies auch bei der Automobilbranche der Fall sein. Mithilfe der neuen SLM-Technik können sensible Bauteile hergestellt werden. Diese sind nun auch in flexibler, sowie stabiler Form, produzierbar. Dabei bieten die 3D-Drucker für Metalle äußerste Präzision. Eine reibungslose, schnelle und dennoch hochwertige Ausarbeitung von Edelstahl wird so erst möglich.

Bisher werden Gegenstände im 3D-Druck mit Metallen meist aus Titan gefertigt. Hierbei ist allerdings eine Nachbearbeitung der Druckerzeugnisse unausweichlich. Dieser aufwändige und kostenintensive Arbeitsschritt würde bei der neuen Vorgehensweise mit Edelstahl wegfallen.