3D-Druck wie bei Star Trek: Präziser 3D-Druck in wenigen Sekunden

Forscher der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), einer technisch-naturwissenschaftlichen Universität in Lausanne, Schweiz, haben eine neue hochpräzise Methode entwickelt, um kleine, weiche Objekte in 3D zu drucken. Der Prozess, der vom Anfang bis zum Ende weniger als 30 Sekunden dauert, kann in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt werden, einschließlich 3D-Bioprinting.

Eine oft bekrittelte Eigenschaft beim 3D-Druck ist die Geschwindigkeit bei der Herstellung der Teile. Manche Verfahren brauchen bis zu mehreren Stunden bei der Produktion von Objekten. Wissenschaftler der EPFL haben nun eine Methode entwickelt, welche einen präzisen 3D-Druck innerhalb weniger Sekunden schafft. Das Team hat nun seine Ergebnisse in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht und ein Spin-off, Readily3D, wurde gegründet, um das System zu entwickeln und zu vermarkten.

Laut den Forschern könnte die Technologie in einer Vielzahl von Bereichen zu innovativen Anwendungen führen, aber den größten Vorteil der Methode sehen sie für die Medizin und Biologie. Das Verfahren könnte zum Beispiel verwendet werden, um weiche Objekte wie Gewebe, Organe, Hörgeräte und Mundschutz herzustellen.

Durch Licht gehärtet

Die neue Technik basiert auf den Prinzipien der Tomographie, einer Methode, die hauptsächlich in der medizinischen Bildgebung verwendet wird, um ein Modell eines Objekts basierend auf Oberflächenscans zu erstellen. Der Drucker sendet einen Laser durch das durchscheinende Gel – je nach Bedarf entweder ein biologisches Gel oder einen flüssigen Kunststoff.

“Es geht nur um das Licht”, erklärt Paul Delrot, CTO von Readily3D. „Der Laser härtet die Flüssigkeit durch einen Polymerisationsprozess aus. Je nachdem, was wir bauen, verwenden wir Algorithmen, um genau zu berechnen, wo wir die Strahlen aus welchen Winkeln und mit welcher Dosis ausrichten müssen. “

Das System ist derzeit in der Lage, Zwei-Zentimeter-Strukturen mit einer Genauigkeit von 80 Mikrometern herzustellen, die ungefähr dem Durchmesser einer Haarsträhne entsprechen. Wenn das Team jedoch neue Geräte entwickelt, sollte es in der Lage sein, viel größere Objekte zu bauen, möglicherweise bis zu 15 Zentimeter.

„Mit diesem Verfahren können auch schnell kleine Silikon- oder Acrylteile hergestellt werden, die nach dem Drucken nicht fertiggestellt werden müssen“, sagt Christophe Moser, Leiter des LAPD. Innenarchitektur könnte ein potenziell lukrativer Markt für den neuen Drucker sein.

Ihre Arbeit haben die Forscher, Damien Loterie, Paul Delrot und Christophe Moser, in dem Fachartikel “High-resolution tomographic volumetric additive manufacturing” erläutert. Dieser kann kostenlos hier aufgerufen werden.

Andere Firmen gehen einen ähnlichen Weg

In den letzten Jahren verfolgten Firmen und Forschungseinrichtungen einen ähnlichen Ansatz. So haben wir letztes Jahr von einem IBM-Patent berichtet, der ebenfalls einen sekundenschnellen 3D-Druck ermöglicht. 2017 haben wir von einer Arbeit des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in den USA berichtet, welches ein neuartiges 3D-Druckverfahren entwickelt hat. Mit diesem lassen sich Objekte in einem Bruchteil der bisherigen Druckzeit produzieren. Bei dem laserbasierten Prozess wird im Gegensatz zu vergleichbaren Schichtverfahren ein Hologramm in einem Behälter mit Kunstharz erzeugt.