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Bild der Woche

Filigranes Glasfahrrad aus dem Drucker

Glasfahrrad
(Bild: Laurent Gallais/ Fresnel Institute and Ecole Centrale Marseille)

Das winzige Fahrrad auf dieser Aufnahme besteht aus Glas, es ist aber nicht die filigrane Arbeit eines Glasbläsers. Stattdessen steckt hinter diesem Kunstwerk ein neues 3D-Druck-Verfahren für Glas

Die meisten 3D-Druckverfahren bauen aus einem Rohmaterial Schicht für Schicht ein Objekt auf. Dabei wird jede Schicht mit der darunterliegenden fest verbunden, damit das Ergebnis später stabil bleibt. Eine Voraussetzung für das Material ist deshalb, dass es erhärtet, geschmolzen oder mit einem Klebstoff geklebt werden kann.

Während so mittlerweile Objekte aus Kunststoff, Keramik oder Gips problemlos gedruckt werden können, gestaltete es sich bisher schwieriger, auch filigrane Glasobjekte mittels 3D-Druck herzustellen. Forscher um Thomas Doualle von der Universität Marseille haben nun nach einem neuen laserbasierten Verfahren für den Druck komplizierter Glasteile geforscht.

Für ihren neuen 3D-Druck-Ansatz wählten sie nicht das typische additive Schichtverfahren, sondern die sogenannte Multiphotonenpolymerisation. Bei diesem Prozess werden die flüssigen Grundbausteine im Brennpunkt von Laserpulsen punktgenau erhitzt. Dadurch verbinden sie sich miteinander und erhärten zu Glas.

Der Ansatz erforderte ein Material, das bei der Wellenlänge des Lasers sowohl während der anfänglichen flüssigen Phase als auch nach der Polymerisation transparent bleibt und ohne unerwünschte Verformung polymerisiert und aushärtet. Dafür testeten Doualle und seine Kollegen eine Ausgangs-Mischung, die einen photochemischen Initiator zur Absorption des Laserlichts, ein Harz und eine hohe Konzentration an Siliziumdioxid-Nanopartikeln enthielt.

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Und tatsächlich: Diese Mischung erwies sich in Kombination mit den ultrakurzen Laserpulsen als geeignet, um selbst feinste Glasstrukturen hochpräzise zu produzieren. Mit dem neuen Prozess können dreidimensionale Glasobjekte mit einer Größe von wenigen Mikrometern bis hin zu zehn Zentimetern hergestellt werden. In ersten Tests erzeugten die Forscher sowohl das Miniatur-Glasfahrrad in unserem Bild als auch ein Miniaturmodell des Eiffelturms.

Die Forscher arbeiten nun daran, den Prozess weiter zu optimieren, um zukünftig auch etwa Glasteile für Luxusuhren, Parfümflaschen oder optische Komponenten herzustellen. „Glas ist eines der wichtigsten Materialien für optische Anwendungen“, so die Wissenschaftler. „Unsere Arbeit repräsentiert einen ersten Schritt zur Entwicklung eines Prozesses, mit dem sich Wissenschaftler eines Tages einfach die benötigten optischen Komponenten selbst drucken können.“

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Aktueller Buchtipp

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Wissenschaftslexikon

Pan|flö|te  〈f. 19; Mus.〉 antike Hirtenflöte aus mehreren, verschieden langen Pfeifen aus Bambus od. Schilfrohr ohne Grifflöcher; oV Pansflöte; ... mehr

Wild|tier  〈n. 11; Pl.; Zool.〉 wildlebendes Tier; →a. Haustier ... mehr

Die kurze Antwort: Ja.

Jede moderne Pandemie hat die gleichen Ursachen: die menschlichen Aktivitäten, die auch zu Klimawandel und Biodiversitätsverlust führen – “There is no great mystery about the cause of #COVID19 – or any modern pandemic. The same human activities that drive #ClimateChange & #BiodiversityLoss also drive pandemic risk through impacts on our environment” erklärt der Zoologe und Ökologe Peter Daszak (EcoHealth Alliance) anläßlich des IPBES-Workshops.
IPBES ist der Welt-Biodiversitätsrat, mehr dazu s. u.

Aber was genau hat ein Virus mit dem Abholzen des Regenwaldes und der Klimakrise zu tun?

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  • Pandemien mit Viren wie SARS sind eine direkte Folge der Klimakrise und Ökokrise
  • Ökokrise: Erderwärmung, Umweltzerstörung und Biodiversitätsverlust
  • Klima- und Ökokrise sind untrennbar miteinander verbunden, haben die gleichen Wurzeln und verschärfen sich gegenseitig.

Dieser Beitrag gibt einen kurzen Überblick über die komplexen Zusammenhänge von Covid19 und der Klimakrise/Ökokrise.

Batwoman im Einsatz gegen Covid19

Im Dezember 2019 häuften sich im Krankenhaus in Wuhan auf einmal ungewöhnliche Patienten mit schwerer Lungenentzündung und Atemnot, es gab sogar Todesfälle – wie beim SARS-Ausbruch 2002/2003. SARS bedeutet Schweres Akutes Respiratorisches Syndrom (severe acute respiratory syndrome).
Am 30. Dezember 2019 nahm die Virologin Shi Zheng-Li gerade an einer Konferenz in Schanghai teil, als ihr Chef, der Institutsleiter des Wuhan Institute of Virology, China sie anrief und zurückbeorderte.

Die Virologin Shi Zheng-Li ist eine ausgewiesene Expertin für SARS und leitet heute das Center for Emerging Infectious Diseases (Wuhan Institute of Virology, China). Shi hatte den Ursprung der ersten SARS-Epidemie 2002/2003 untersucht, damals hatte ein bis dahin unbekanntes Coronavirus die erste Pandemie des 21. Jahrhunderts verursacht – SARS-CoV.

Ende 2019 waren bei zwei Patienten mit atypischer Lungenentzündung (Pneumonie) ein neuartiges Coronavirus entdeckt worden – Shi und ihre Arbeitsgruppe sollten dem besorgniserregenden Befund nachgehen. Die Virologin machte sich sofort auf den Weg. Das Virus war hoch ansteckend und in einer Millionenstadt wie Wuhan eine große Gefahr. Bei der ersten SARS-Epidemie waren von 8100 erkrankten Menschen fast 800 daran gestorben.

Townsend-Langohr (Corynorhinus townsendii)

Diese Fledermaus ist unschuldig und nur ein Symbolbild! Big eared townsend bat (Corynorhinus townsendii) (Wikipedia, PD-USGov)

2002/2003 war Shi auf der Suche nach dem Ursprung des Coronavirus in die tropischen und subtropischen Provinzen Guangdong, Guangxi und Yunnan im Süden Chinas fündig geworden.
In ländlichen Regionen hatten sie bei Bewohnern kleiner Dörfer Antikörper gegen SARS gefunden. Daraufhin befragten sie die Dorfbewohner nach ihren Lebensgewohnheiten und wie sie den Wald nutzen, so akmen sie auf die Spur der Fledermäuse, die als Virenreservoire bekannt waren. Bald spürten die Virologen Hufeisennasen-Fledermäusen auf, die in der Nähe des Dorfes ihre Schlafhöhlen hatten. Sie nahmen Kot-, Urin- und Speichelproben der Fledertiere, fanden aber keine Coronaviren. Erst als sie ein neues Diagnosekit mit Antikörpertests einsetzten, fanden sie in den Blutproben von gleich drei Hufeisennasen-Arten SARS-Antikörper – diese Tiere waren mit den Coronaviren in Kontakt gekommen!
Die unwegsamen Kalksteinhöhlen voller Fledermausguano waren für die Virologen kostbare Datenschätze – und Shi hat deswegen den Beinamen BatWoman bekommen. Sie leitet mittlerweile eine Virologie-Arbeitsgruppe, die u. a. eine Datenbank mit Viren-Genomen erarbeitet hat und stetig erweitert. Auf der Basis ihrer Daten konnten sie den neuen tödlichen Keim des Winters 2019/2020 schnell zuordnen und benennen: SARS-CoV-2. Ein enger Verwandter des tödlichen Coronavirus von 2002/2003. Mehrere Arbeitsgruppen bestätigten, dass das neue Coronavirus definitiv ein neues Virus und kein aus dem Labor entkommenes war.

In unserer globalen und mobilen Welt erreichte der neue Keim binnen Tagen andere Städte und andere Länder auf allen Kontinenten. Nach Europa reiste die Viruslast bequem mit dem Flugzeug: Im Norden Italiens arbeiten in einer nahezu abgeschlossenen Community chinesische Textil-Arbeiter unter üblen Bedingungen. Viele von ihnen waren zum Neujahrsfest nach China zu ihren Familien gefahren. Bei ihrer Rückkehr nach Italien hatten sie das neue Virus im Gepäck.
Am 11. März 2020 rief der Leiter der Weltgesundheitsorganisation (WHO), Dr. Tedros Adhananon Ghebreyesus, den Pandemie-Status aus: Covid19 hieß die neue Infektionskrankheit.

Warum ausgerechnet Fledermäuse?

Das neue Corona-Virus stammte definitiv von einem Tier. Um die Infektionskette mit den gefährlichen SARS-Viren unterbrechen zu können, musste sie zurückverfolgt und der ursprüngliche Infektionsherd identifiziert werden.

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