Wissenschaftler der University of Texas in Austin haben ein innovatives chemisches Verfahren entwickelt, das das Potenzial hat, den lichtgesteuerten 3D-Druck zu revolutionieren.
Die Vat-Photopolymerisation, eine leistungsstarke Variante des 3D-Drucks, der durch Licht angetrieben wird, hat beeindruckende Fortschritte in der Kunststoffherstellung gemacht. Allerdings nutzt diese Methode ultraviolettes (UV) Licht, welches nicht nur energieintensiv und kostspielig ist, sondern auch potenziell schädlich für lebende Zellen sein kann. Um diese Herausforderungen zu überwinden, haben die Chemieforscher der University of Texas in Austin einen neuen Prozess entwickelt, der auf sichtbarem Licht statt auf ultraviolettem Licht basiert. Diese innovative Methode ermöglicht die Herstellung hochpräziser, schneller und kostengünstiger 3D-gedruckter Materialien und bietet ein breites Anwendungsspektrum, insbesondere in der Zahnmedizin und Medizin.
“Lichtgesteuerter 3D-Druck oder Photopolymerisation ist schneller und viel präziser als viele andere Verfahren der additiven Fertigung, wie z. B. der Fadendruck, der Hobbyisten oft in den Sinn kommt”, sagte Zak Page, Assistenzprofessor für Chemie und korrespondierender Autor der Studie. “Dieses neue Verfahren verbessert die Präzision des lichtgesteuerten 3D-Drucks weiter und macht ihn gleichzeitig zugänglicher und effizienter, was viele Möglichkeiten eröffnet.”
https://www.utexas.edu/
Der Durchbruch des Forschungsteams wurde durch einen chemischen Prozess namens Triplett-Fusion erreicht. Hierbei werden einzigartige chemische Strukturen verwendet, um niedrigenergetisches, langwelliges Licht, wie grünes Licht, in kürzere, höherenergetische Wellenlängen, wie violettes Licht, umzuwandeln. Zuvor hatten Page und Kollegen bereits einen Prozess entwickelt, der direkt niedrigenergetisches sichtbares Licht ohne Triplett-Fusion für den 3D-Druck nutzte. Der neu entwickelte Triplett-Fusionsprozess verbessert jedoch die räumliche Präzision gedruckter Strukturen und zeigt gleichzeitig eine erhöhte Harzstabilität, was die Kommerzialisierung erleichtern wird.
Die Forscher sind zuversichtlich, dass dieses neue Verfahren nicht nur die Materialentwicklung im medizinischen Bereich revolutionieren kann, sondern auch in den Bereichen Robotik und Elektronik Anwendung finden könnte, wo eine Interaktion mit empfindlichem menschlichem Gewebe erforderlich ist. Dies könnte dazu beitragen, Gelenkersatz, Prothesen und Implantate zu verbessern.
“Dies erweitert auch die Art von Verbundwerkstoffen, die wir herstellen können”, sagte Sean Roberts, außerordentlicher Professor für Chemie und Mitautor der Studie. “Derzeit sind Verbundwerkstoffe beim 3D-Druck nur begrenzt einsetzbar, da sie UV-Licht leicht streuen können. Längere Wellenlängen des Lichts werden weniger leicht gestreut und können oft tiefer in die Materialien eindringen. Dies ermöglicht einen flexibleren Druckprozess, und wir können Dinge herstellen, die stärker, flexibler oder widerstandsfähiger sind.”
https://www.utexas.edu/
Autoren des Artikels sind neben anderen Connor J. O’Dea, Jussi Isokuortii und Emma E. Comer von der University of Texas. Die Forschung wurde durch Mittel der National Science Foundation, der Robert A. Welch Foundation und der Research Corporation for Science Advancement finanziert.