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Forscher des Zentrums für Nanowissenschaften und Nanotechnologie an der Hebrew University Jerusalem haben eine neue Art von Photoinitiator für 3D-Druck mit Photopolymer in Wasser entwickelt. Diese Nanopartikel könnten es ermöglichen bioverträgliche Strukturen am 3D-Drucker herzustellen.
Photoinitiatoren sind chemische Verbindungen, die nach der Absorption von UV-Licht Prozesse wie eine Polymerisation starten können. 3D-Druckverfahren wie Stereolithographie basieren auf diesen Prozessen, um flüssiges Kunstharz Schicht für Schicht mittels UV-Licht auszuhärten.
Die Möglichkeit 3D-Strukturen in Wasser zu drucken war bislang aufgrund von fehlenden Photoinitiatoren – wasserlöslichen Molekülen, welche die chemische Reaktion zur Aushärtung des Druckmaterials durch Licht auslösen – herausfordernd. In der Studie “Rapid Three-Dimensional Printing in Water Using Semiconductor–Metal Hybrid Nanoparticles as Photoinitiators” beschreiben Uri Banin und Shlomo Magdassi vom Institut für Chemie einen effizienten 3D-Druck-Prozess in Wasser unter der Anwendung von Metall-Halbleiter-Hybrid-Nanopartikel (HNP) als Photoinitiatoren.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Photoinitiatoren verfügen die neuen Hybrid-Nanopartikel über regelbare Eigenschaften, ein breites Anregungsspektrum im UV- und sichtbaren Spektralbereich, hohe Lichtsensibilität und die Funktion eines photokatylatischen Mechanismus, der die Effizienz des 3D-Drucks erhöht während Druckmaterial reduziert werden kann. Laut den Forschern kann der Prozess auch bei 3D-Druckern die mit der Zwei-Photonen-Lithographie arbeiten angewandt werden.
Die Additive Fertigung von Strukturen im Wasser öffnet neue Möglichkeiten im Bereich der Biomedizin für medizinische Geräte und den 3D-Druck von Zellträgerstrukturen im Tissue Engineering, beispielsweise patientenspezifischer Gelenksersatz, Knochenplatten, Herzklappen, künstliche Sehnen und Bänder und anderes Gewebe oder Organe. Zudem bietet der 3D-Druck im Wasser eine umweltfreundlichere Methode die derzeitige Technologien basierend auf organischen Tinten ersetzten könnte.
