3D-Drucker für beladene Photopolymere

• Fachliche Zuordnung: Mechanik und Konstruktiver Maschinenbau
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442236967

Der Lehrstuhl für Mikrofluidik der Universität Rostock beschäftigt sich sowohl mit der additiven Fertigung von Keramiken für technische und biomedizinische Anwendungen als auch mit der stereolithographischen Verarbeitung beladener Photopolymere. Der beantragte lithographische 3D-Drucker zur Verarbeitung von niedrig- und hochbeladenen Photopolymeren kann in beiden Forschungsbereichen die derzeitigen Beschränkungen aufheben und bildet damit eine wichtige Basis für aktuelle und zukünftige Forschungsprojekte. Durch die Verarbeitung von hochbeladenen Keramiksuspensionen können in dem Verfahren Keramikgrünlinge in hoher Präzision gedruckt werden, die sich anschließend entbindern und zu hochdichten Keramikkörpern sintern lassen. Der beantragte lithographische 3D-Drucker besitzt Mechanismen zum Homogenisieren und Stabilisieren der Photopolymer-Dispersion und kann dadurch Dispersionen über einen weiten Viskositätsbereich verarbeiten. Zudem ist die Belichtungseinheit für die Verarbeitung von gefüllten Materialien ausgelegt. Die Anlage lässt sich somit auch sehr universell zur Herstellung von Kompositmaterialien oder auch zur Verarbeitung von Wirkstoff-beladenen Hydrogelen nutzen. In diesen Anwendungsbereichen wird der 3D-gedruckte Körper nicht gesintert, sondern nach dem 3D-Drucken ggfls. mittels etablierter Postprocessing-Verfahren (UV- oder thermischer Nachhärtung) nachbehandelt. Konkrete Projekte zielen auf drei Themenbereiche ab. Im ersten Bereich soll das Gerät zur Erforschung hochdichter, multifunktionaler, piezoelektrischer Biokeramik-Implantate eingesetzt werden. Dadurch sollen elektrostimulative Implantate geschaffen werden, bei denen der piezoelektrische Effekt, der auch im natürlichen Knochengewebe auftritt, für die Knochengewebsregeneration genutzt werden kann. Der zweite Bereich zielt auf die additive Fertigung von piezokeramischen Sensoren und Aktuatoren für biomedizinische und adaptronische Anwendungen ab. Im Rahmen von Material- und Prozessentwicklungen soll die additive Fertigung von Piezoaktoren und -sensoren untersucht werden. Durch die Verwendung von bleifreien Piezokeramiken können beispielsweise Piezokeramiken für das Energy Harvesting im menschlichen Körper für die Energieversorgung von elektrisch aktiven Implantaten realisiert werden. Der dritte Bereich wird sich mit der additiven Fertigung mit polymerbasierten Kompositmaterialien beschäftigen. Durch die Beladung von stereolithographischen Harzen mit Zusatzstoffen können die technischen Eigenschaften der 3D-gedruckten Bauteile gezielt beeinflusst oder zusätzliche Funktionalitäten realisiert werden. Zukünftige Forschung wird sich beispielsweise mit der Material- und Applikationsentwicklung für Wirkstofffreisetzungssysteme auf Basis von Hydrogelen beschäftigen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: 3D Drucker für beladene Photopolymere
• Gerätegruppe: 2270 Spezielle Bearbeitungsmaschinen für keramische Werkstoffe, Gummi, Leder
• Antragstellende Institution: Universität Rostock
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Hermann Seitz