Een nieuwe 3D-printer combineert de principes van een CT-scanner waardoor je een kunsthart kunt maken met dezelfde flexibiliteit als een echt hart. “Onze printer maakt een fysiek object op basis van tomografische beelden. De technologie stelt ons in staat om 3D-objecten te printen met verschillende eigenschappen en materiaalovergangen,” zegt assistent-professor Yi Yang van de Technische Universiteit van Denemarken (DTU) in een persbericht.
Een CT-scan geeft bijvoorbeeld een driedimensionaal beeld van een brein door informatie te herschikken in een groot aantal tweedimensionale beelden van röntgenprojecties, die rond de patiënt draaien en verschillende weefseltypes zichtbaar maken. Maar de nieuwe 3D-printer produceert fysieke objecten door lichtstralen op een roterende massa te laten vallen. De massa wordt tot een driedimensionaal beeld gevormd, dat uit tweedimensionale beelden is samengesteld. De eerste resultaten van het interdisciplinaire project zijn onlangs gepubliceerd in Nature Communications.
Printen in drie dimensies
Hoewel de huidige 3D-printers objecten in 3D produceren, vindt het eigenlijke printen plaats in lagere dimensies. Het materiaal, zoals plastic harsen, wordt uitgehard, laag voor laag, of punt voor punt. Het printen gaat van beneden naar boven op een printerboard. Maar de nieuwe 3D-printer print daadwerkelijk in drie dimensies, legt Yi Yang uit. “We gebruiken een methode die Tomographic Vat Photopolymerization (TVP) heet. Daarmee kunnen we alle punten in een 3D-object tegelijk printen. Je moet je een doos voorstellen met daarin een vloeibaar polymeer – een soort printerinkt. Door de inkt bloot te stellen aan licht van bepaalde golflengtes, bepaald door een 3D-beeld en opgebouwd als een CT-scan, stolt de inkt in de gewenste vorm.”
Samen met universitair hoofddocent Aminul Islam van DTU Werktuigbouwkunde en professor Kristoffer Almdal van DTU Scheikunde, ontwikkelt assistent-professor Yi Yang de juiste apparatuur voor een nieuw mengsel van lichtgevoelige polymere hars om te profiteren van een van de grote voordelen van de technologie van lichtafhankelijk 3D-printen.
“We kunnen de zachtheid van ons 3D-object variëren op basis van ons computermodel door de verschillende golflengtes te regelen die door de lichtbronnen worden geleverd”, zegt Yi Yang. Tot nu toe is de printer erin geslaagd om een verscheidenheid aan complexe vormen te printen.
Organen printen
Yi Yang legt uit dat het potentieel van de printer een nieuwe wereld opent in de commerciële productie van diverse voorwerpen. Maar de unieke mogelijkheden om snel de zachtheid en vorm van de print aan te passen, betekenen ook dat er kunstmatige weefsels en organen geprint kunnen worden. “De mate van detail en flexibiliteit in ons 3D-printen zal hopelijk zo uitgebreid zijn dat de techniek kan worden gebruikt om volledig gevasculariseerde constructies te produceren met biopolymeren als ‘inkt’. Deze technologie zou in staat kunnen zijn om de zachtheid en de unieke opbouw van bloedvaten, haarvaten en spieren na te bootsen. Er is nog een lange weg te gaan, maar hopelijk kan de printer ons dichter bij het doel brengen,” zegt Yi Yang.
Snelheid
Hoewel sommige van de mogelijkheden van de printer nog ver in de toekomst liggen, beschikt hij nu al over functies die een revolutie teweeg zouden kunnen brengen bij het 3D-printen. Gewoonlijk hangt de snelheid van 3D-printen af van de complexiteit van het object en het aantal voxels. Voxels zijn 3D-pixels, die kunnen worden omschreven als alle kleine puntjes die een beeld vormen; of in het geval van voxels, de punten in een driedimensionale figuur. Maar aangezien de nieuwe 3D-printer een omgekeerd CT-beeld als sjabloon gebruikt en het polymere materiaal gewoon met lichtstralen verandert in plaats van punt voor punt te printen, kunnen objecten vrijwel onmiddellijk worden geproduceerd.
Door een roterende cilinder met vloeibare kunsthars bloot te stellen aan verschillende lichtgolven, wordt een 3D-object gevormd. In dit geval worden de lichtstralen in overeenstemming gebracht met een door de computer gegenereerd, driedimensionaal DTU-logo.
“In principe kan men met deze techniek een CT-scan van een object opsturen, waarna je alleen nog maar op ‘printen’ hoeft te drukken. In een oogwenk ontstaat een kopie van het object in levensechte zachtheid”, aldus assistent-professor Yi Yang.
Foto: assistant-professor Yi Yang, Technische Universiteit Denemarken
Ook interessant: 3D-printen met een laser, hologram en kunsthars
Geselecteerd voor jou!
Innovation Origins is het Europese platform voor innovatienieuws. Naast de vele berichten van onze eigen redactie in 15 Europese landen, selecteren wij voor jou de belangrijkste persberichten van betrouwbare bronnen. Zo blijf je op de hoogte van alles wat er gebeurt in de wereld van innovatie. Ben jij of ken jij een organisatie die niet in onze lijst met geselecteerde bronnen mag ontbreken? Meld je dan bij onze redactie.
