3D-Druck : Schneller als das Licht: Neuer 3D-Drucker kann ganze Objekte drucken

Alles beginnt mit einer durchsichtigen Flüssigkeit. Dann bilden sich wie durch Zauberei dunkle Flecken in dem kleinen, sich drehenden Behälter, bis das fertige Produkt kaum eine halbe Minute später Gestalt annimmt. Mit dieser bahnbrechenden 3D-Druckmethode, die von Forschern des EPFL-Labors für angewandte Photonikgeräte (LAPD) entwickelt wurde, können winzige Objekte mit Präzision und Auflösung hergestellt werden – und das alles in Rekordzeit. Das Team hat seine Ergebnisse in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht und ein Spin-off, Readily3D, wurde gegründet, um das System zu entwickeln und zu vermarkten. Die Technologie könnte innovative Anwendungen in einer Vielzahl von Bereichen haben, aber ihre Vorteile gegenüber bestehenden Methoden – die Fähigkeit, feste Teile unterschiedlicher Texturen zu drucken – machen sie ideal für medizinische und biologische Anwendungen. Mit dem Verfahren könnten beispielsweise weiche Gegenstände wie Gewebe, Organe, Hörgeräte und Mundschutz hergestellt werden. „Bei konventionellen 3D-Drucktechniken wird das Objekt Schicht für Schicht hergestellt. Wenn man auf diese Art weiche Objekte herstellt, fallen sie schnell ineinander zusammen“, so Damien Loterie, Projektleiter und Gründer des Unternehmen Readily3D. Wachsen sie dagegen in einer Flüssigkeit heran, werden sie gestützt, wie ein Rekonvaleszent im Wasser. Sein Verfahren lehnt sich an die Tomografie an, die vor allem für die Bildgebung in der Medizin genutzt wird. Der Drucker schickt einen Laserstrahl in die Flüssigkeit. Dabei handelt es sich um ein biologisches Gel oder flüssigen Kunststoff. Dort, wo der Strahl auftrifft, härtet er das flüssige Material durch Polymerisation. „Abhängig davon, was wir herstellen wollen, nutzen wir Algorithmen, also Rechenverfahren, die exakt festlegen, wohin der Strahl fallen soll und unter welchem Winkel“, ergänzt Paul Delrot, Chefentwickler von Readily3D. Außerdem werde die jeweils benötigte Energie des Laserstrahls festgelegt. Das System ist derzeit in der Lage, Strukturen mit einem Ausmaß von zwei Zentimetern mit einer Genauigkeit von 80 Mikrometern herzustellen, das ist in etwa der Durchmesser eines menschlichen Haares.

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. Da das Team jedoch neue Geräte entwickelt, sollte es in der Lage sein, viel größere Objekte zu bauen, möglicherweise bis zu 15 Zentimeter. "Das Verfahren könnte auch verwendet werden, um schnell kleine Silikon- oder Acrylteile herzustellen, die nach dem Drucken nicht fertiggestellt werden müssen", sagt Christophe Moser, Leiter des LAPD. Die Innenarchitektur könnte ein potenziell lukrativer Markt für den neuen Drucker sein.

Sehen Sie den 3D-Drucker im Einsatz:

https://youtu.be/ONBHkzimRbg