Harvard Universität entwickelt Druckverfahren mit Schallwellen

Die John A. Paulsen Schule für Technik an der Harvard Universität in Massachusetts, USA hat ein neues 3D Druckverfahren entwickelt, welches Schallwellen verwendet um Tröpfchen einer Flüssigkeit auf einem Trägermaterial aufzubringen. Diese neue Technologie soll bei optischen Anwendungen sowie bei Elektronik und in der Medizin verwendet werden können. Die aktuelle Studie befindest sich in der neusten Ausgabe der Science Advances.

“Unser Ziel war es, die Viskosität vernachlässigen zu können, indem wir ein Drucksystem entwickelten, das unabhängig von den Materialeigenschaften der Flüssigkeit ist”, sagte Daniele Foresti, Hauptautor der Studie, der Branco Weiss Fellow und wissenschaftlicher Mitarbeiter in Materialwissenschaften und Maschinenbau an der SEAS und am Wyss Institute ist.

Normale 3D-Druckverfahren, welche mit Flüssigkeiten arbeiten, benötigen Tinte mit geringer Viskosität (dünnflüssig), dabei ist die Viskosität ungefähr 10 bis 100-mal so hoch wie von Wasser. Vor allem in der Medizin gibt es aber Flüssigkeiten, welche 25000-mal so hoch ist, dazu zählen Biopolymer- und Zelltinten, sowie auf Zucker basierende Biopolymere wie Honig. Hoch viskose Flüssigkeiten sind stark abhängig von der Temperatur, nimmt man Honig als Beispiel, steigt die Fließgeschwindigkeit stark, wenn die Temperatur erhöht wird. Diese Eigenschaft macht es jedoch sehr schwer Parameter für ein Drucksystem zu finden.

100-fache der Erdbeschleunigung

Durch die Verwendung eines akustischen Feldes am Ende der Düse entstehen G-Kräfte. Dieses akustophoretische Druckverfahren wurde mit viele Materialien getestet, von Stammzellen, Klebstoffen oder flüssigen Metallen, konnte jedes Material verarbeitet werden.

Das Forschungsteam fand heraus, dass die Höhe der Amplitude der Schallwellen, die Größe der Tropfen beeinflusst, dass heißt je höher die Amplitude, des so kleiner ist der Durchmesser. Harvard sieht die Einsatzmöglichkeit in der Pharmaindustrie, weil die Schallwellen lebende Zellen nicht beschädigen. Die vollständige Studie kann hier nochmals nachgelesen werden.