Chemici van de Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) hebben een manier ontwikkeld om vloeistoffen direct in materialen te integreren tijdens het 3D-printproces. Dit laat toe, bijvoorbeeld, actieve medische middelen die in farmaceutische producten moeten worden verwerkt of lichtgevende vloeistoffen die in materialen moeten worden geïntegreerd, waarmee de schade kan worden gecontroleerd. De studie is gepubliceerd in Geavanceerde materiaaltechnologieën .

3D-printen wordt nu op grote schaal gebruikt voor een scala aan toepassingen. Over het algemeen, echter, de methode is beperkt tot materialen die door hitte vloeibaar worden en na het printen vast worden. Als het eindproduct vloeibare componenten moet bevatten, deze worden meestal achteraf toegevoegd. Dit is tijdrovend en kostbaar. "De toekomst ligt in complexere methoden die verschillende productiestappen combineren, ", zegt professor Wolfgang Binder van het Institute of Chemistry van MLU. "Daarom waren we op zoek naar een manier om vloeistoffen tijdens het printproces direct in het materiaal te integreren."

Om dit streven, Binder en zijn collega Harald Rupp combineerden gangbare 3D-printprocessen met traditionele printmethoden zoals die worden gebruikt in inkjet- of laserprinters. Vloeistoffen worden tijdens de extrusie van het basismateriaal druppelsgewijs op de gewenste plaats toegevoegd. Hierdoor kunnen ze gericht en direct in het materiaal worden geïntegreerd.

De chemici hebben aan de hand van twee voorbeelden kunnen aantonen dat hun methode werkt. Eerst, ze integreerden een actieve vloeibare stof in een biologisch afbreekbaar materiaal. "We konden bewijzen dat het actieve ingrediënt niet werd beïnvloed door het drukproces en actief bleef, " legt Binder uit. In de farmaceutische industrie, dergelijke materialen worden gebruikt als medicijndepots die langzaam door het lichaam kunnen worden afgebroken. Ze kunnen worden gebruikt na operaties, bijvoorbeeld, ontsteking te voorkomen. Dit nieuwe proces zou hun productie kunnen vergemakkelijken.

Ten tweede, de wetenschappers integreerden een lichtgevende vloeistof in een plastic materiaal. Wanneer het materiaal beschadigd raakt, de vloeistof lekt en geeft aan waar de schade is opgetreden. "Je zou zoiets kunnen afdrukken in een klein deel van een product dat wordt blootgesteld aan bijzonder hoge niveaus van stress, " zegt Binder. Bijvoorbeeld, in delen van auto's of vliegtuigen die zwaar worden belast. Volgens Binder, schade aan plastic materialen is tot nu toe moeilijk te detecteren, in tegenstelling tot schade aan metalen, waar röntgenstralen microscheurtjes kunnen blootleggen. De nieuwe aanpak zou dus de veiligheid kunnen vergroten.

Het gecombineerde proces is ook voor veel andere toepassingsgebieden denkbaar, zegt de chemicus. Het team is van plan om de methode binnenkort te gebruiken om delen van batterijen te printen. "Grotere hoeveelheden kunnen met onze opstelling niet in het laboratorium worden geproduceerd, " Binder legt uit. Om industriële hoeveelheden te produceren, het proces moet buiten de universiteit verder worden ontwikkeld.