Dr. Monsur Islam wollte als Postdoktorand am Karlsruher Institut für Technologie in Karlsruhe Kohlenstoffstrukturen 3D-drucken, um anpassbare Gerüste für die Züchtung von Gewebe zu schaffen. Dazu wird glasartiges Kohlenstoffmaterial benötigt, das durch 3D-Druck eines Vorläufers und anschließende Karbonisierung erzeugt wird. Dazu benötigte Dr. Islam einen hochauflösenden 3D-Drucker mit der erforderlichen Längenskala und die geeigneten Vorläufermaterialien für die Karbonisierung.
Der richtige 3D-Drucker
Nach verschiedenen Versuchen stieß er auf den microArch S130 von BMF. Das System mit einer Auflösung von 2 μm war in der Lage, die Gerüste mit komplexeren inneren Strukturen und engen Toleranzen mit sehr hoher Auflösung zu drucken. Unter Verwendung des HTL-Harzes von BMF im microArch S130 karbonisierten die 3D-gedruckten Vorstufen anschließend nahtlos. Darüber hinaus verfügte der 3D-Drucker von BMF über ausreichend hohe Auflösung in einer für die 3D-Zellbesiedlung geeigneten Längenskala.
Mit dem microArch S130 konnte Dr. Islam einen 1,3 x 1,3 x 1,3 mm großen Würfel mit 100 x 100 μm großen Tunneln im Abstand von 100 μm in 5 μm- Schichten drucken. Das oben gezeigte Bild zeigt eine karbonisierte Probe mit einer Gitterstärke von 100 μm und einem Abstand zwischen benachbarten Gittern von 100 μm. Nach der Karbonisierung werden die Gerüste für die Zellkultivierung und die Gewebeentwicklung getestet. Nun werden die für diese Gerüste verwendeten Struktur-Designs weiter ausgebaut.
„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. Die Karbonisierung von 3D-gedrucktem Polymermaterial kann zu 3D-Strukturen aus Kohlenstoff führen. So wollen wir mit den mikropräzisen 3D-Drucksystemen von BMF weitere Kohlenstoffarchitekturen herstellen, die wir auf strukturelle und materielle Eigenschaften hin untersuchen“, so Dr. Monsur Islam.
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