Was die Forscher an der University of Florida gebaut haben, hat nur bedingt Ähnlichkeiten mit 3D-Druckern, wie wir sie kennen. Es gibt einen Druckkopf mit einer Düse, der aber mehr an das Ende einer Spritze erinnert. Und statt eines konventionellen Bauraums mit Druckbett ist eine dampfgefüllte Kammer zu sehen. Dieses Verfahren, schreibt "Techxplore", könnte wichtige Fortschritte für additive Herstellungsverfahren bringen.

Yong Huang, der zum Forscherteam gehört, sagt, dass das Verfahren es ermöglicht, Objekte nach eigener Formvorstellung zu drucken – und das dank geringeren Energieaufwands günstiger und aufgrund der genutzten Materialien auch umweltfreundlicher als bisher gängige Verfahren. Insbesondere wenn es um anspruchsvolle, fortgeschrittene Stoffe wie Metall und Keramik geht.

Polymer-"Tinte" mit Beifracht

Ganz einfach zu erklären ist das Verfahren mit dem Namen "Vapor-induced phase-separation 3D printing" (kurz: VIPS-3DP) aber nicht. Das Filament, also Druckmaterial, ist in diesem Fall eine polymerbasierte Tinte. In die lösliche Flüssigkeit können Materialpartikel, beispielsweise eben Keramik oder Metall, eingebettet werden. Während des Druckens wird ein lösungsmittelfreier Dampf in die Kammer abgegeben. Dieser lässt den flüssigen Teil der Tinte erstarren – und der bereits feste Teil des Filaments, auch die Materialpartikel, bleiben zurück.

Dabei lässt sich auch die Porosität des Ergebnisses anpassen, und zwar durch die Anpassung der Bedingungen in der Kammer und auch durch die Menge des "Opfermaterials" im Filament. Auch komplett solide Strukturen und Gegenstände aus verschiedenen Materialien sollen sich so umsetzen lassen.

Einsatzmöglichkeiten sieht man unter anderem in der Luftfahrt und in der Medizin. Drucken ließen sich so etwa leichtgewichtige Flugzeugteile oder auch Knochenimplantate, die die richtige Porosität aufweisen, um sich mit den umliegenden menschlichen Zellen zu verbinden. Das Paper zu ihrer Arbeit haben die Forscher im Journal "Nature Communications" veröffentlicht. (gpi, 13.4.2024)