De meeste 3D-printers zijn saai. Langzaam. Plakje voor plakje leggen ze plastic neer. Wachten. Wacht nog even. Het is alsof je verf snel ziet drogen.
Maar wat als je binnen enkele minuten een menselijk oor zou kunnen afdrukken? Niet zomaar een oor. Een levende. Zacht. Realistisch. Klaar voor een transplantatie?
Onderzoekers van EPFL stellen niet alleen deze vraag. Ze beantwoorden het. Met een methode die 70 keer efficiënter is dan voorheen.
Stop met stapelen, begin met roteren
Dit is geen normaal 3D-printen. Dit is TVAM. Tomografische volumetrische additieve productie. Denk aan een CT-scan die achteruit loopt.
Een laser schijnt in een ronddraaiend flesje met slijm. De vloeistof hardt alleen uit waar het licht het hardst inslaat. De structuur ontstaat in één keer. Geen lagen. Geen wachten. Gewoon een compleet object dat als een goocheltruc uit de hars oprijst.
Eerdere versies hadden het moeilijk. Energieverlies. Lage efficiëntie. Het EPFL-team heeft dit opgelost door de manier waarop ze met licht omgaan te veranderen.
“Wij bepalen de fase, niet de helderheid.”
Die kleine aanpassing bespaarde enorme hoeveelheden laservermogen.
Sneller. Groter. Levend.
Het nieuwe apparaat bestuurt de laserfasen rechtstreeks in de printer. Het is de eerste in zijn soort. Het resultaat?
Objecten op millimeterschaal worden binnen enkele seconden afgedrukt. Die op centimeterschaal duren slechts enkele minuten. En hier komt het knaller: de cellen overleven.
In één test printten ze een levensgroot menselijk oor. Met behulp van een laserdiode van 150 mW. Goedkope hardware. Hoge beloning. In een ander experiment bleven cellen, afgedrukt in een klein construct, zes dagen in leven. Ze vormden netwerken. Echte biologische functie.
Waarom doet dit er toe? Lichtverstrooiing ruïneert meestal 3D-afdrukken in dikke weefsels. Dit systeem vecht terug met zelfherstellende stralen. Het signaal vindt het pad. De structuur blijft waar.
Het oppervlakteprobleem
Snelheid is één ding. Kwaliteit is een andere. Laserinterferentie laat vaak een korrelige puinhoop achter op het oppervlak. Ruw. Nutteloos voor implantaten.
Het team loste het op door de spikkel te doden. Een nieuwe techniek maakt de afwerking gladder. Maria Alvarez-Castaño merkt op dat dit bioprinten dichter bij de medische realiteit brengt. Echte implantaten vereisen gladde randen. Geen schuurpapiertexturen.
“Eindelijk mogelijk om op bijna klinische schaal te bioprinten.”
Zegt Christophe Moser. Hij weet waar hij het over heeft. Hij leidt het Laboratory of Applied Photonic Devices bij EPFL.
Wat komt er daarna?
Ze stoppen niet bij de oren. Toekomstig werk richt zich op harsen met hoge celdichtheid. Moeilijker om af te drukken. Moeilijker te controleren. Ze zijn van plan om in realtime chemische reacties in de hars te voorspellen.
Misschien printen op bestaande objecten. Misschien om hen heen.
Er wordt gesproken over het helemaal stoppen van de rotatie. Hologrammen direct projecteren zonder de flacon te draaien. Dat zou de hardware vereenvoudigen. Verminder trillingen. Verbeter de snelheid opnieuw.
We gaan richting een toekomst waarin uw lichaam zichzelf herstelt met behulp van printers. Is het eng? Misschien.
Het is ook onvermijdelijk. De hardware is goedkoop. De efficiëntie is hoog. De biologie werkt.
We hoeven alleen maar te wachten tot de hars is uitgehard.
