EPFL-Forscher entwickeln schnelles Druckverfahren für filigrane 3D-Objekte

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 (EPFL) weiterentwickelt haben.

Bisherige 3D-Druckverfahren bauen Objekte meist Schicht für Schicht auf. Nicht so das nun im Fachblatt «Nature Communications» vorgestellte Verfahren. Mithilfe von exakt berechneten Laserstrahlen bringen sie das Gel in einem Behälter in der gewünschten Form zum Aushärten. Das gewünschte Objekt entsteht dabei als Ganzes, schwimmend in der Flüssigkeit, anstatt Schicht für Schicht.

Von Vorteil sei das insbesondere für weiche Objekte, die beim «Schicht-für-Schicht»-Ansatz leicht zerfallen, erklärte Damien Loterie von der EPFL gemäss einer Mitteilung derselben. 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.

Um ein Objekt zu drucken, berechnen die Forschenden mithilfe von Algorithmen die genaue Ausrichtung und Dosis der Laserstrahlen, um die 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.

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.