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Forscher entwickeln 3D-Druck mit Schallwellen

Auf 13. September 2018 von Jacqueline O. veröffentlicht
3D-Druck mit Schallwellen

Der 3D-Druck entwickelt sich weiter, das ist keine Frage. Vom einfachen 3D-Druck sind mittlerweile sogar schon einige 4D-Druck Möglichkeiten veröffentlicht worden. Nun arbeiten Forscher daran, einfache Schallwellen als 3D-Drucktechnik zu nutzen. Doch wie soll das möglich sein?

Das Team aus Harvard-Forschern arbeitet an eben dieser neuen Technologie. Tröpfchen aus verschiedenen Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Zusammensetzung werden mithilfe von akustischer Levitation, das heißt durch einen Ultraschall erzeugt.

Gerade für den biopharmazeutischen und den kosmetischen Bereich, sowie für leitfähige Materialien könnte dies ein wichtiger Fortschritt sein.

Wie kam es zu der Idee vom 3D-Druck mit Schallwellen?

Im Moment werden die Mikrokapseln von Medikamenten mithilfe von 3D-Inkjet Druckern hergestellt. Dieser ist jedoch nur für Flüssigkeiten geeignet, welche zehnmal dickflüssiger als Wasser sind. Es gibt jedoch genug Materialien, welche um einiges dicker sind und der Wissenschaft deutlich mehr Möglichkeiten bieten würden. Zuckerhaltige Bio-Polymere sind zum Beispiel so zähflüssig wie Honig, welcher bereits 25.000 mal zähflüssiger ist als Wasser.

Hinzu kommt, dass sich die Zähflüssigkeit mit der Temperatur verändert, was eine Optimierung des Druckparameters und der Tropfengröße erschwert.

Und genau hierfür wollen die Forscher ein neues Drucksystem, welches unabhängig von physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit ist entwickeln.

3D-Druck mit Schallwellen

Die Technologie dahinter

Der 3D-Drucker enthält einen akustischen Resonator. Dieser ist in der Lage, Ultraschall an die Druckdüse zu senden und nach belieben zu verstärken. Durch eine höhere Zugkraft, welche zusätzlich zur Schwerkraft wirkt, kann der Tropfen vom Drucker gelöst werden.

Die Idee war, ein akustisches Feld zu erzeugen, welches buchstäblich kleine Tröpfchen aus der Düse löst, so als ob man die Frucht von einem Baum pflückt„, merkt Daniel Foresti, Forschungsleiter des Projektes an.

Die Forscher haben das Verfahren an einer Vielzahl an Materialien getestet, unter anderem an Honig, Stammzellen basierter Tinte, Bio-Polymeren, Harzen und Flüssigmetallen. Sobald ein Tropen die Größe von 800 µm bis 65 µm erreicht, soll er durch die ausgeübte Kraft gelöst werden.

Weiterhin fanden die Forscher heraus, dass je höher die Amplitude der Schallwelle ist, desto kleiner ist die Tröpfchengröße, unabhängig von der eigentlichen Zähflüssigkeit des Materials.

3D-Druck mit Schallwellen

Das Verfahren soll nach den Forschern auch bei empfindlichen, biologischen Materialien wie Zellen und Proteinen sicher anwendbar sein. „Unsere Technologie sollte sich unmittelbar auf die Pharmaindustrie auswirken„, so sagt Foresti abschließend. „Wir glauben jedoch, dass es auch eine interessante Methode für andere Märkte sein wird.“

Die ganze Studie finden Sie auf der offiziellen Website der Universität. Mehr Informationen erhalten Sie ebenfalls im folgenden Video:

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