Neue polymere Materialien für 4D-Druck, SLS & Biofabrikation

Brightlands Materials Centre, eine Niederländische Forschungseinrichtung, schloss sich mit diversen Partnern zusammen, um neue polymere Materialien für den 4D-Druck, SLS sowie Biofabrikation zu erforschen.

In Kooperation mit DSM, Xilloc Medical, der Eindhoven University of Technology, der Universität Maastricht und der NWO möchte das Brightlands Materials Centre verbesserte sowie neuartige Filamente auf Basis kürzlich entwickelter Konzepte der dynamischen und reversiblen Chemie für die Bereiche 3D-Druck und 4D-Druck entwickeln und erforschen.

Diese chemischen Konzepte brachten eine neue Klasse an dynamischen Polymeren hervor, welche höchst ungewöhnliche Eigenschaften aufweisen. Eine dieser Eigenschaft die die Fähigkeit der Selbstheilung, welche es dem Material ermöglicht sich selbst zu reparieren, sollten Schäden auftreten. Diese Erkenntnis sowie der Einsatz dieser dynamischen Materialien könnte neue Anwendungsbereiche für additive Fertigung schaffen.

Finanziert wird dieses vierjährige Forschungsprojekt von der Niederländischen Organisation für Wissenschaftliche Forschung (NWO) im Rahmen des Fonds Neue Chemische Innovationen und vom Ministerium für Wirtschaft im Rahmen der TKI-Zulage. Im Rahmen dieser Forschung werden drei wichtige Bereiche abgedeckt: Selektives Lasersintern (SLS), 4D-Druck sowie auch Biofabrikation.

Bei der Verwendung von selektivem Lasersintern kann ein ineffizienter Zusammenführungsprozess beziehungsweise ein ungenauer Schmelzprozess der Pulverpartikel zu schlechten mechanischen Eigenschaften des 3D-gedruckten Objekts führen. Innerhalb des neuen Forschungsprojektes möchte das Brightlands Materials Centre (BMC) diesen Prozess nun mit den neuen innovativen Materialien verbessern, indem die Viskosität reduziert wird, um ein besseres zusammenfließen zu ermöglichen. Dies ermöglicht in weiterer Folge eine bessere Bindungsbildung.

Ebenso sollen die neuen Materialien im Bereich des 4D-Drucks erforscht werden. Hierzu möchte das BMC reaktionsfähige, flüssigkristalline Polymernetzwerke, welche auf äußere Reize reagieren, mit additiven Fertigungstechniken wie 3D-Tintenstrahldruck und Stereolithographie kombinieren. Bei diesem Vorhaben sollen vor allem naturähnliche, hierarchische Strukturen erforscht werden.

Auch werden die neu entwickelten Materialien künftig im Bereich des Bioprinting getestet. Durch den Mangel an gut definierten und anpassbaren synthetischen Systemen können Materialeigenschaften und die Bioaktivierung in diesem Bereich kaum kontrolliert werden. Nun ist es durch die Verwendung der neuen Materialien möglich zu erforschen, wie man das Verhalten von Stammzellen beeinflussen sowie die Biofabrikation für das Tissue Engineering erhöhen kann.