Statt schichtweise

3D-Druck-Verfahren: Objekte entstehen als Ganzes

Es wirkt fast wie Science-Fiction, wenn ein Objekt scheinbar aus dem Nichts entsteht. Ein farbloses Gel und unsichtbare Laserstrahlen machen es möglich: Innerhalb einer halben Minute entsteht ein Miniatur-Boot in der Flüssigkeit. Dahinter steckt ein 3D-Druckverfahren, das Forscher um Paul Delrot von der ETH Lausanne in der Schweiz weiterentwickelt haben. Potenzial hat es auch für die Medizin.

Bisherige 3D-Druckverfahren bauen Objekte meist Schicht für Schicht auf. Nicht so das nun vorgestellte Verfahren, bei welchem exakt berechnete Laserstrahlen das Gel in einem Behälter in der gewünschten Form zum Aushärten bringen. Das Objekt entsteht dabei als Ganzes, schwimmend in der Flüssigkeit, anstatt Schicht für Schicht.

(Bild: 2020 EPFL/Alain Herzog)

Potenzial für die Medizin
Von Vorteil sei das insbesondere für weiche Objekte, die beim „Schicht für Schicht“-Ansatz leicht zerfallen, erklärte Damien Loterie von der Hochschule. Potenzial sehen er und seine Kollegen insbesondere für die Medizin. Beispielsweise druckten die Forscher mit diesem Ansatz Gerüststrukturen für Arterien, die anschließend mit Zellen besiedelt werden können. Ein zusätzlicher Vorteil sei, dass sich solche Strukturen in abgeschlossenen Gefäßen und somit unter sterilen Bedingungen drucken lassen, wie Loterie erklärte.

(Bild: youtube.com)

Um ein Objekt zu drucken, berechnen die Forscher mithilfe von Algorithmen die genaue Ausrichtung und Dosis der Laserstrahlen, um die 3D-Druck-Flüssigkeit - ein Biogel oder Flüssigkunststoff - in der gewünschten Form auszuhärten. Auf diese Weise gelingen bisher Objekte bis zu einer Größe von zwei Zentimetern, von verzweigten Blutgefäßen über Mini-Boote bis hin zu einer winzigen Kathedrale Notre-Dame.

(Bild: youtube.com)

Die filigranen Details können die Forscher mit einer Präzision von 80 Mikrometern erzeugen, also etwa dem Durchmesser eines menschlichen Haars. 3D-Druckverfahren, die auf einem ähnlichen Ansatz beruhen, erreichten bisher nur eine Auflösung von 300 Mikrometern. Durch Weiterentwicklung der Methode wollen die Forscher auch größere Objekte bis zu 15 Zentimetern ermöglichen.