In een baanbrekende nieuwe studie, onderzoekers van de Universiteit van Minnesota gebruikten een op maat gemaakte, goedkope 3D-printer om voor het eerst elektronica op een echte hand te printen. De technologie kan door soldaten op het slagveld worden gebruikt om tijdelijke sensoren op hun lichaam te printen om chemische of biologische agentia te detecteren of zonnecellen om essentiële elektronica op te laden.

Onderzoekers hebben ook met succes biologische cellen geprint op de huidwond van een muis. De techniek zou kunnen leiden tot nieuwe medische behandelingen voor wondgenezing en het direct printen van grafts voor huidaandoeningen.

De onderzoeksstudie is vandaag gepubliceerd op de binnenkant van de achteromslag van het academische tijdschrift Geavanceerde materialen .

"We zijn enthousiast over het potentieel van deze nieuwe 3D-printtechnologie met behulp van een draagbare, lichtgewicht printer die minder dan $ 400 kost, " zei Michael McAlpine, de hoofdauteur van de studie en de Universiteit van Minnesota, Benjamin Mayhugh, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde. "We stellen ons voor dat een soldaat deze printer uit een rugzak kan trekken en een chemische sensor of andere elektronica kan printen die ze nodig hebben. direct op de huid. Het zou een 'Zwitsers zakmes' van de toekomst zijn met alles wat ze nodig hebben in één draagbare 3D-printtool."

Een van de belangrijkste innovaties van de nieuwe 3D-printtechniek is dat deze printer zich tijdens het printen kan aanpassen aan kleine bewegingen van het lichaam. Tijdelijke markers worden op de huid geplaatst en de huid wordt gescand. De printer gebruikt computervisie om zich in realtime aan te passen aan bewegingen.

"Hoe hard iemand ook zou proberen stil te blijven zitten als hij de printer op de huid gebruikt, een persoon beweegt een beetje en elke hand is anders, "Zei McAlpine. "Deze printer kan de hand volgen met behulp van de markeringen en zich in realtime aanpassen aan de bewegingen en contouren van de hand, dus het printen van de elektronica behoudt zijn circuitvorm."

Een ander uniek kenmerk van deze 3D-printtechniek is dat er een gespecialiseerde inkt van zilvervlokken wordt gebruikt die bij kamertemperatuur kan uitharden en geleiden. Dit is anders dan andere 3D-printinkten die moeten uitharden bij hoge temperaturen (tot 100 graden Celsius of 212 graden Fahrenheit) en de hand zouden verbranden.

Om de elektronica te verwijderen, de persoon kan het elektronische apparaat eenvoudig met een pincet verwijderen of met water afwassen.

Naast elektronica, de nieuwe 3D-printtechniek maakt de weg vrij voor vele andere toepassingen, inclusief printcellen om mensen met huidziekten te helpen. Het team van McAlpine werkte samen met de arts en medische faculteit van de Universiteit van Minnesota, Dean Jakub Tolar, een wereldberoemde expert op het gebied van de behandeling van zeldzame huidziekten. Het team heeft met succes een bioinkt gebruikt om cellen op een huidwond van een muis te printen, wat zou kunnen leiden tot geavanceerde medische behandelingen voor mensen met huidziekten.

"Ik ben gefascineerd door het idee om elektronica of cellen direct op de huid te printen, "Zei McAlpine. "Het is zo'n eenvoudig idee en heeft onbeperkte mogelijkheden voor belangrijke toepassingen in de toekomst."