Additive-FertigungBMF microArch S130: Kohlenstoffstrukturen zur Gewebezüchtung
Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) wollte Dr. Monsur Islam Kohlenstoffstrukturen erzeugen, um verschiedene Gerüste für das Wachstum von Zellgewebe zu schaffen. Dazu wird ein glasartiges Kohlenstoffmaterial verwendet, das durch die Karbonisierung eines 3D-gedruckten Rohlings entsteht. Dafür benötigte Dr. Islam einen hochauflösenden 3D-Drucker, der im richtigen Maßstab und mit einem Material arbeitet, das für die Karbonisierung geeignet ist.
3D-gedruckte Kohlenstoff-Mikrogitter-Architektur bei 150-facher Vergrößerung: eine karbonisierte Probe mit einer Gitterstärke von 100 μm und einem Abstand zwischen benachbarten Gittern von 100 μm. (Bild: BMF)
Nach verschiedenen Versuchen stieß er auf den microArch® S130 von Boston Micro Fabrication (BMF), der eine Auflösung von 2 µm bietet. Der Drucker konnte die komplexeren inneren Strukturen der Gerüste mit engen Toleranzen und hoher Auflösung aus dem HTL-Harz von BMF drucken. Die 3D-gedruckten Vorprodukte karbonisierten anschließend problemlos. Die Auflösung und der Maßstab des 3D-Druckers von BMF erreichten die für eine erfolgreiche 3D-Zellbesiedlung notwendigen Werte.
Der microArch® S130 ist für die Herstellung von hochauflösenden, hochpräzisen Teilen für das Prototyping und die Kleinserienfertigung konzipiert. Die PµSL (Projection Micro Stereolithography)-Technologie, die hier verwendet wird, zählt zu den DLP (Digital Light Processing)-Verfahren.
Komplexe Karbonstrukturen realisierbar
Mit dem microArch S130 wurde ein Würfel mit Kantenmaßen von 1,3 x 1,3 x 1,3 mm³ und 100 x 100 μm messenden Tunneln im Abstand von 100 μm in Schichten von 5 μm gedruckt. Nach der Karbonisierung wurden die Gerüste in der Zellkultivierung und Gewebeentwicklung getestet und das Struktur-Design weiterentwickelt. „Kohlenstoff ist ein interessantes Material mit einzigartigen Eigenschaften. Die Herstellung komplexer 3D-Strukturen aus Kohlenstoff ist eine Herausforderung. Die Additive Fertigung ermöglicht die Herstellung komplexer 3D-Strukturen aus einer Vielzahl von Polymerwerkstoffen. Durch die Karbonisierung von 3D-gedrucktem Polymermaterial kann man zu 3D-Strukturen aus Kohlenstoff gelangen. Mit den mikropräzisen 3D-Drucksystemen von BMF werden wir weitere Kohlenstoffarchitekturen herstellen, um die strukturellen und materiellen Eigenschaften zu untersuchen“, erläutert Dr. Monsur Islam vom KIT.
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