Der 3D-Druck hat ein unglaubliches Potenzial sowohl für die Forschung als auch für den Heimgebrauch, weist jedoch einige Einschränkungen auf. Die aktuelle Technologie dauert einige Zeit um ein Objekt zu erzeugen, und es entstehen nur harte Strukturen. Doch nun haben Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) eine Methode entwickelt, um hochpräzise Miniaturobjekte mit unterschiedlichen Texturen zu drucken.
Mit diesem Verfahren können nicht nur aufwändigere und detailliertere weiche Objekte hergestellt werden, sondern es ist auch extrem schnell: Der Druck eines Objekts vom Anfang bis zum Ende dauert weniger als 30 Sekunden. Dabei wird eine durchscheinende Flüssigkeit verwendet und in Formen gebracht, die gerüstartige Strukturen bilden können, in denen sich Zellen entwickeln können. Es bietet potenzielle Einsatzmöglichkeiten im Bereich des 3D-Biodrucks, beispielsweise für die Herstellung künstlicher Arterien, die schließlich zum Ersatz oder zur Reparatur beschädigter Herzteile beim Menschen verwendet werden könnten.
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„Konventionelle 3D-Drucktechniken, bekannt als additive Fertigung, bauen Teile Schicht für Schicht auf“, Damien Loterie, Mikrotechnikforscher und CEO von Readily3D, dem Unternehmen, das das Team zur Vermarktung seiner Technik gegründet hat, erklärte in einem Stellungnahme. „Das Problem ist, dass so hergestellte weiche Objekte schnell auseinanderfallen.“
Um das Problem der Stabilität anzugehen, nutzte das Team die Prinzipien der Tomographie, um die Objekte mithilfe von Licht zu härten. Wenn ein Objekt gedruckt wird, wird ein Laser durch das durchscheinende Gel gefeuert, um es in eine festere Form zu bringen.
„Es dreht sich alles um das Licht“, sagte Paul Delrot, CTO von Readily3D, in der Erklärung. „Der Laser härtet die Flüssigkeit durch einen Polymerisationsprozess aus. Je nachdem, was wir bauen, berechnen wir mithilfe von Algorithmen genau, wohin wir die Strahlen richten müssen, aus welchen Winkeln und mit welcher Dosis.“
Drucken winziger, hochpräziser Objekte in Sekundenschnelle
Derzeit kann der Drucker bis zu zwei Zentimeter große Strukturen mit einer Präzision von 80 Mikrometern erzeugen – das entspricht etwa der Breite eines menschlichen Haares. Der nächste Forschungsschritt besteht darin, einen Drucker zu entwickeln, der größere Objekte mit einer Größe von bis zu 15 Zentimetern erstellen kann. Darüber hinaus erwägen die Forscher, mit dem Verfahren Silikon- oder Acrylteile herzustellen, die im Gegensatz zu herkömmlichen 3D-gedruckten Objekten nicht durch Schleifen nachbearbeitet werden müssen.
Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht Naturkommunikation.
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