Dreiteiliger Y-Zipper: MIT-Forscher erfinden den Reißverschluss "neu"

Ein 40 Jahre altes Konzept für einen dreiseitigen Reißverschluss wird durch modernen 3D-Druck Realität. Die Technologie verwandelt flexible Materialien in Sekundenschnelle in starre Strukturen und bietet neue Möglichkeiten für Medizin, Robotik und Raumfahrt.

Vom Konzept zur gedruckten Realität

Bereits im Jahr 1985 entwarf der Ingenieur und MIT-Professor William Freeman einen dreiseitigen Reißverschluss für einen Designwettbewerb. Eine "Karriere" machte seine Idee allerdings nicht, denn der Entwurf wurde damals abgelehnt und verschwand in der Schublade. Fast vier Jahrzehnte später haben Forscher*innen des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den USA das Konzept unter dem Namen Y-Zipper zu neuem Leben erweckt.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Modellen, die zwei flache Seiten verbinden, verknüpft der Y-Zipper drei separate Streifen. DAs Prinzip ist natürlich ähnlich: Werden die Streifen durch einen Schieber zusammengeführt, entsteht eine feste Struktur. Zieht man den Schieber zurück, zerfällt die Konstruktion wieder in ihre flexiblen Einzelteile.

Doch der Y-Zipper ist in seiner Anwendung flexibler. Für die Umsetzung entwickelten die Beteiligten nämlich ein spezielles Software-Werkzeug. Anwender können am Computer die Länge, Biegung und den Winkel der einzelnen Streifen individuell anpassen. Der Algorithmus berechnet daraus die benötigten flachen Bauteile, die anschließend von einem handelsüblichen 3D-Drucker aus Kunststoff gefertigt werden. So lassen sich verschiedene Formen wie Stäbe oder Spiralen realisieren, der Reißverschluss kann damit also maßgeschneidert werden.

Praktische Einsatzmöglichkeiten

Wie MIT News in schreibt, bietet das Konstrukt einen schnellen Wechsel zwischen weichen und starren Zuständen. Erste Prototypen decken verschiedene Bereiche ab. In der Medizin kommen Handgelenkschienen zum Einsatz, die tagsüber flexibel bleiben und nachts zur Heilung versteifen. Für den Outdoor-Sektor entstanden Zeltgerüste, die den Aufbauprozess von sechs Minuten auf 80 Sekunden reduzieren. In der Robotik ermöglichen verstellbare Beine eine bessere Anpassung an unebenes Gelände.

In der Raumfahrt können flexible Greifarme dazu dienen, Gesteinsproben wie Tentakel zu umschließen und durch das Verschließen sicher zu fixieren. Der Wechsel der Zustände lässt sich dabei durch kleine Motoren vollständig automatisieren, was Fernsteuerungen erleichtert.

In Belastungstests erwiesen sich die Bauteile als ausdauernd. Ein Mechanismus überstand 18.000 Öffnungs- und Schließvorgänge, bevor das Material nachgab. Dabei zeigte sich laut den Entwicklern, dass der Kunststoff PLA deutlich höhere Lasten tragen kann, während sich das elastischere TPU wesentlich flexibler verhält.

Ein Nachteil ist die aktuelle Größenbeschränkung der verwendeten Druckverfahren, die großflächige Anwendungen derzeit erschwert. Zudem bestehen die Prototypen ausschließlich aus Kunststoff. Zukünftige Projekte prüfen, ob sich das Konzept mit widerstandsfähigeren Materialien wie Metall für die Schwerindustrie umsetzen lässt.

Was haltet ihr von dem dreiseitigen Reißverschluss-Konzept? Schreibt eure Gedanken dazu in die Kommentare!