Atum3D lizenziert hybride DLP-SLA 3D-Drucktechnologie von der Universität Amsterdam

Die Universität Amsterdam hat mit dem in Gouda ansässigen Unternehmen atum3D eine Lizenzvereinbarung über ein Verfahren für den schnellen 3D-Druck in großem Maßstab mit einer Auflösung im Submikrometerbereich geschlossen. Das am Van ‘t Hoff Institute for Molecular Sciences der Universität entwickelte Verfahren kombiniert Foto- und Stereolithografie, um hochauflösende Merkmale in großem Maßstab zu erzeugen. Zu den möglichen Anwendungen gehören Gewebegerüste für die regenerative Medizin sowie Geräte für die Mikrofluidik und Chromatographie.

Wenn es um den 3D-Druck von großen Objekten geht, bieten die derzeitigen Methoden im Allgemeinen entweder hohe Auflösungen oder hohe Druckgeschwindigkeiten. Das jetzt an atum3D lizenzierte Verfahren kombiniert beide Eigenschaften in einer Weise, dass es Möglichkeiten in vielen Bereichen bietet, die von Gewebegerüsten bis zu Komponenten für die Mikrofluidik und Optik reichen. Erfunden wurde es von Dr. Suhas Nawada, damals Postdoc am Van ‘t Hoff Institut für Molekularwissenschaften. In Zusammenarbeit mit dem Technologietransferbüro der Universität, Amsterdam Innovation Exchange (IXA), wurde ein Patent angemeldet.

Von der regenerativen Medizin zu Metamaterialien und analytischen Geräten

Das als “hybride Stereolithographie” bezeichnete Verfahren ermöglicht den hochauflösenden 3D-Druck mit beträchtlichen Musterabmessungen innerhalb einer akzeptablen Produktionszeit. Dies ermöglicht die Herstellung von Funktionsteilen in hochwertigen Anwendungen wie der regenerativen Medizin, wo Teile im Organmaßstab mit subzellulärer Auflösung in einem für chirurgische Eingriffe relevanten Zeitrahmen gedruckt werden könnten.

Bei der hybriden Stereolithografie werden großflächige, niedrig aufgelöste Muster mit einem DLP-Projektor (Digital Light Processing) erzeugt. Innerhalb dieser Schichten ermöglichen vordefinierte Fotomasken die Realisierung von Mikrostrukturen. Darüber hinaus können durch den Wechsel von Fotomaskenmustern zwischen den Schichten dreidimensionale, sich wiederholende Mikrostrukturen erzeugt werden. Das Verfahren kann mit nur geringfügigen Änderungen in herkömmlichen DLP-3D-Druckern eingesetzt werden. Zu den Materialien gehören die derzeit in der Stereolithografie verwendeten Fotopolymere, aber auch Verbundwerkstoffe wie Keramik oder metallhaltige Fotopolymere können verwendet werden. Die Methode wurde mit einem Proof-of-Principle-Aufbau demonstriert, der zu gedruckten Teilen mit einer Strukturgröße von unter 10 μm führte. Die theoretische Auflösungsgrenze liegt jedoch weit darunter.

Als Beispiel wurde ein Zellgerüst für eine mehrere Zentimeter lange Blutgefäßverbindung mit Poren von 50 μm gedruckt, was eine relevante Längenskala für das Wachstum von Endothelzellen darstellt. Tristram Budel, der CTO und Gründer von atum3D, blickt bereits über diese ersten Ergebnisse hinaus. Er stellt sich vor, ein Herzgerüst in voller Größe zu drucken, das eine kontrollierte poröse Struktur aufweist und dessen Herstellung weniger als einen Tag dauern würde. Eine Niere würde nur ein Viertel der Zeit in Anspruch nehmen.

“Dank der Skalierbarkeit der Technologie”, so Budel, “wird der Aufbau einer Produktionsanlage, die Organgerüste zuverlässig und kontrolliert herstellen kann, zu einer realen Möglichkeit”.

Er fügt den Vorbehalt hinzu, dass ein gedrucktes Organgerüst noch kein lebendes Organ ist und noch viel mehr Arbeit und Forschung erforderlich ist, bevor ein tatsächlich implantierbares Organ hergestellt werden kann.

“Aber ich denke, dass dies definitiv ein Beispiel ist, das diese 3D-Drucktechnologie in die richtige Perspektive rückt.”

Eine bahnbrechende Plattform

Ein weiteres Pilotbeispiel für die neue Technologie ist die Herstellung eines mikrofluidischen Geräts mit 200 μm-Kanälen und 20 μm-Beschränkungen. Diese werden zur Aufnahme und Lokalisierung von Partikeln der chromatographischen stationären Phase verwendet und eröffnen damit neue Möglichkeiten im Bereich der 3D-gedruckten Analysegeräte. Andere Endanwendungsbereiche sind mechanische Metamaterialien, Halbleiter und poröse Säulen für Reaktionen und Trennungen.

Budel sieht eine neue Generation von Maschinen für die additive Fertigung voraus: “Wir glauben, dass die Kombination unserer derzeitigen DLP-Technologie mit dieser neuen Technologie eine bahnbrechende Plattform ergibt. Sie bietet Möglichkeiten, die der Markt noch nie zuvor gesehen hat: die Kombination von Druck im großen Dezimeterbereich mit Merkmalen im Mikrometerbereich und das alles in nur wenigen Stunden.”

Er fügt hinzu, dass atum3D bereits eine Anwendung entwickelt und mit den ersten Kunden für die neue Technologie zusammenarbeitet.

“Hier schließt sich der Kreis, denn wir entwickeln diese Anwendung gemeinsam mit den Forschern der UvA.”

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