Forskare vid EPFL har utvecklat en ny, högprecisionsmetod för 3D-utskrift små, mjuka föremål. Processen, som tar mindre än 30 sekunder från början till slut, har potentiella tillämpningar inom ett brett spektrum av områden, inklusive 3-D bioprinting.
Det hela börjar med en genomskinlig vätska. Sedan, som genom ett trollslag, mörkare fläckar börjar bildas i de små, snurrande behållare tills, knappt en halv minut senare, den färdiga produkten tar form. Denna banbrytande 3D-utskriftsmetod, utvecklad av forskare vid EPFL:s Laboratory of Applied Photonics Devices (LAPD), kan användas för att göra små föremål med oöverträffad precision och upplösning – allt på rekordtid. Teamet har publicerat sina resultat i tidskriften Naturkommunikation , och en spin-off, Lätt 3D, har satts upp för att utveckla och marknadsföra systemet.
Tekniken kan ha innovativa tillämpningar inom ett brett spektrum av områden, men dess fördelar jämfört med befintliga metoder – förmågan att skriva ut fasta delar av olika texturer – gör den idealisk för medicin och biologi. Processen kan användas, till exempel, att göra mjuka föremål som vävnad, organ, hörapparater och munskydd.
"Konventionella 3D-utskriftstekniker, känd som additiv tillverkning, bygga delar lager för lager, " förklarar Damien Loterie, vd för Readily3D. "Problemet är att mjuka föremål gjorda på det sättet snabbt faller isär." Vad mer, processen kan användas för att göra ömtåliga cellladdade ställningar där celler kan utvecklas i en tryckfri 3D-miljö. Forskarna slog sig ihop med en kirurg för att testa 3-D-printade artärer gjorda med hjälp av tekniken. "Försöksresultaten var extremt uppmuntrande, säger Loterie.
Härdad av ljus
Den nya tekniken bygger på principerna för tomografi, en metod som främst används inom medicinsk bildbehandling för att bygga en modell av ett objekt baserat på ytskanningar.
Skrivaren fungerar genom att skicka en laser genom den genomskinliga gelén – antingen en biologisk gel eller flytande plast, såsom krävs. "Allt handlar om ljuset, " förklarar Paul Delrot, Readily3D:s CTO. "Lasern härdar vätskan genom en polymerisationsprocess. Beroende på vad vi bygger, vi använder algoritmer för att beräkna exakt var vi behöver rikta strålarna, från vilka vinklar, och i vilken dos."
Systemet kan för närvarande tillverka två centimeters strukturer med en precision på 80 mikrometer, ungefär samma som diametern på ett hårstrå. Men när teamet utvecklar nya enheter, de borde kunna bygga mycket större föremål, potentiellt upp till 15 centimeter. "Processen kan också användas för att snabbt bygga små silikon- eller akryldelar som inte behöver efterbehandlas efter utskrift, säger Christophe Moser, som leder LAPD. Inredning kan vara en potentiellt lukrativ marknad för den nya skrivaren.
