Udskrivning lille, højpræcisionsobjekter på få sekunder

Forskere ved EPFL har udviklet en ny, højpræcisionsmetode til 3D-print små, bløde genstande. Processen, som tager mindre end 30 sekunder fra start til slut, har potentielle anvendelser inden for en bred vifte af områder, herunder 3-D bioprinting.

Det hele starter med en gennemskinnelig væske. Derefter, som ved et trylleslag, mørkere pletter begynder at dannes i de små, roterende beholder indtil, knap et halvt minut senere, det færdige produkt tager form. Denne banebrydende 3D-udskrivningsmetode, udviklet af forskere ved EPFL's Laboratory of Applied Photonics Devices (LAPD), kan bruges til at lave små objekter med hidtil uset præcision og opløsning - alt sammen på rekordtid. Holdet har offentliggjort sine resultater i tidsskriftet Naturkommunikation , og en spin-off, Let 3D, er oprettet for at udvikle og markedsføre systemet.

Teknologien kan have innovative applikationer på en lang række områder, men dens fordele i forhold til eksisterende metoder - muligheden for at udskrive faste dele af forskellige teksturer - gør den ideel til medicin og biologi. Processen kunne bruges, for eksempel, at lave bløde genstande såsom væv, organer, høreapparater og mundbeskyttere.

"Konventionelle 3D-printteknikker, kendt som additiv fremstilling, bygge dele lag for lag, " forklarer Damien Loterie, administrerende direktør for Readily3D. "Problemet er, at bløde genstande lavet på den måde hurtigt falder fra hinanden." Hvad mere er, processen kan bruges til at lave sarte cellefyldte stilladser, hvor celler kan udvikle sig i et trykfrit 3-D miljø. Forskerne gik sammen med en kirurg for at teste 3-D-printede arterier lavet ved hjælp af teknikken. "Forsøgsresultaterne var yderst opmuntrende, siger Loterie.

Hærdet af lys

Den nye teknik trækker på principperne for tomografi, en metode, der hovedsageligt anvendes inden for medicinsk billeddannelse til at bygge en model af et objekt baseret på overfladescanninger.

Printeren fungerer ved at sende en laser gennem den gennemskinnelige gel - enten en biologisk gel eller flydende plastik, som krævet. "Det handler om lyset, " forklarer Paul Delrot, Readily3D's CTO. "Laseren hærder væsken gennem en polymerisationsproces. Afhængigt af hvad vi bygger, vi bruger algoritmer til at beregne præcis, hvor vi skal rette strålerne, fra hvilke vinkler, og i hvilken dosis."

Systemet er i øjeblikket i stand til at lave to centimeter strukturer med en præcision på 80 mikrometer, omtrent det samme som diameteren på en hårstreng. Men efterhånden som holdet udvikler nye enheder, de burde være i stand til at bygge meget større genstande, muligvis op til 15 centimeter. "Processen kan også bruges til hurtigt at bygge små silikone- eller akryldele, der ikke behøver efterbehandling efter udskrivning, siger Christophe Moser, som leder LAPD. Indretning kan være et potentielt lukrativt marked for den nye printer.