Der erste Schritt im Projekt bestand in der Materialentwicklung und der Übertragung der Erkenntnisse von TPU auf PLA. Im zweiten Schritt wurde ein Demonstrator entwickelt – ein Türöffner, der auf eine Türklinke aufgeschrumpft wird, so dass man sie ohne Handkontakt mit dem Ellenbogen betätigen kann. Die Demontage ist einfach: durch erneutes Erwärmen löst sich der Türöffner rückstandsfrei von der Klinke. Wird das Druckobjekt nicht mehr benötigt, kann es gemahlen und wieder zu Filament verarbeitet werden, das mindestens ein weiteres Mal für den 4D-Druck genutzt werden kann. "Das Konzept ist ganzheitlich und zukunftsorientiert. Wir haben im Sinne eines cradle-to-cradle-Ansatzes einen Produktzyklus durchgespielt – von der Auswahl der Monomere und der Polymersynthese über den 4D-Druck eines Demonstrators bis hin zu seinem werkstofflichen Recycling", fasst Pretsch zusammen.
Die vier Fraunhofer-Institute brachten ihre spezifischen Kompetenzen ein: das Fraunhofer IAP synthetisierte das Formgedächtnispolymer, entwickelte die 4D-Drucktechnologie weiter und führte das werkstoffliche Recycling durch. Linda Weisheit vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU entwickelte das Konzept der programmierbaren Steifigkeit der 4D-Materialien. Für das Design des Demonstrators wurden mathematische Simulationen am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM durchgeführt: "Wir untersuchten beispielsweise wie sich die Kraft im Türöffner verteilt, wenn er belastet wird. Dabei interessierte uns auch, welches Design vor dem Hintergrund des Materialverbrauchs besonders vorteilhaft ist", erläutert Dr. Heiko Andrä. Die Praxistests fanden am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM statt. "Hier ging es etwa um die Frage, welche Drehmomente bei der Belastung des Türöffners auftreten", erläutert Dr. Tobias Amann.