Forschende entwickeln neuartige 3D-Druckstrategie mit steuerbaren Gradientenporenstrukturen

Materialextrusionstechnologie im 3D-Druck wird häufig in der Biofabrikation, Gewebetechnik, flexiblen Elektronik und weicher Robotik eingesetzt. Jedoch begrenzen feste Druckparameter und konstante Filamentdurchmesser die Gestaltung komplexer Gradientenporenstrukturen. Ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Ruan Changshun vom Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) hat eine filamentdurchmesseranpassbare 3D-Druckstrategie (FDA-3DP) entwickelt.

Im Rahmen dieser Studie entwickelten die Forschenden einen Workflow von der parametrischen Modellentwicklung bis hin zum Extrusionsdruck. Dieser umfasst die Anpassung der Druckgeschwindigkeit und -höhe entlang der Bewegungsbahn, um eine präzise Kontrolle des Filamentdurchmessers an jeder Stelle zu erreichen.

Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die FDA-3DP-Strategie die Herstellung von eindimensionalen, zweidimensionalen und dreidimensionalen Gradientporenstrukturen mit herkömmlichen DIW-Extrusions-3D-Druckern ermöglicht. Diese Fähigkeit erweitert die Verarbeitungsmöglichkeiten des filamentbasierten additiven Herstellungsverfahrens erheblich. Dies hat weitreichende Anwendungen in der biomimetischen Fertigung und im Bioprinting, insbesondere für den Druck von Knochen, Knorpeln und Blutgefäßen.

Insgesamt zeigt diese Forschung, dass der 3D-Druck mit variablen Filamentdurchmessern eine vielversprechende Methode zur Herstellung von komplexen, anwendungsspezifischen Strukturen darstellt. Dies könnte insbesondere in der Biotechnologie und der Herstellung biologischer Gewebe eine entscheidende Rolle spielen und weitere Innovationen in diesen Bereichen vorantreiben.