Biomaterial und 3D-Drucker

bioprinterDie Anwendungsgebiete der 3D-Drucker scheinen schier unendlich und viele Branchen der Industrie ist dabei, neue Methoden zu entwickeln, die Herstellungsprozesse und die Kosten für Aufwand und Material senken sollen. Auch in der Medizin möchte man die digitalen Fabrikatoren einsetzen, erste Versuche wurden bereits erfolgreich durchgeführt. So gab es zum Beispiel im April 2013 in England einen Fall, bei dem ein Patient durch einen Tumor sein halbes Gesicht verlor. Sprechen und Nahrungsaufnahme waren nicht mehr möglich, ein Schlauch, der direkt in den Magen führte, stellte die Nahrungsaufnahme sicher.

prostheticHeute hat der Patient eine Gesichtsprothese, die direkt aus dem 3D-Drucker stammt. Dazu wurden Fotos und Aufnahmen von vor der Krankheit sowie ein Abdruck der verbliebenden, gesunden Gesichtshälfte verwendet. Das Material wurde im Computer zusammengeführt und arrangiert, dieser berechnete aus den vorhandenen Daten ein Voxelbild, dass auf einen Aluminiumträger aufgebracht wurde und als Grundlage, eine Art Stempel, für die aus Silikon bestehende Prothese verwendet wurde. Als Herstellungsmethode entschied man sich für den 3D-Druck, weil die Durchführung von Anpassungen und Änderungen dadurch stark vereinfacht wurden. Auch in anderen Anwendungsgebieten der Medizin, beispielsweise bei der Fertigung von Prothesen, könnte der 3D-Drucker von Vorteil sein, da es wesentlich einfacher ist, die Produkte an den Patienten anzupassen.

ibmSeit der Erfindung des Buchdrucks, zunächst noch mit festen Schablonen, später mit austauschbaren Stempeln, in der Frühzeit der Zivilisationen ist eine Menge Zeit vergangen. Ursprünglich sollte der Buchdruck nur eine zeiteffiziente Möglichkeit darstellen, bereits geschriebene Texte, Lyrik und Belletristik zu kopieren. Die Gutenberg-Druckerpresse ersetzte die bis dato benutzten handschriftlichen Texte aber bereits vollständig und auch die Öffentlichkeit begann sich für die als “Drucker” bezeichneten Maschinen zu interessieren. Dennoch sollte es noch lange dauern, bis im Jahre 1970 der erste 2D-Drucker, ein von IBM entwickelter Tintenstrahldrucker auf den Markt kam, dessen Druckqualität zwar nicht mit den heutigen Standards vergleichbar war, es dank allerlei Zusatzgeräten aber bereits erlaubte, Fotos auf Fotopapier oder auf Trägerfolie aufgebrachte Klebestreifen zu bedrucken. Im Laufe der Jahre wurde auch der 2D-Drucker immer wieder weiterentwickelt, dennoch hätte man sich bis vor ein paar Jahren nicht vorstellen können, Materialien wie Glas, Plastik oder Aluminium zu bedrucken. Heute sind wir nicht nur dazu in der Lage, Farbe oder Tinte aufzubringen, sondern können komplexe Formen sozusagen “aus dem Nichts” erschaffen. Die Entwicklung bezahlbarer 3D-Drucker und die Vereinfachung der dafür nötigen Software eröffnet ganz neue Türen. Neben den oben bereits genannten Beispielen gibt es viele Ideen, wie man die neuen Geräte nutzen könnte. Und zwar sowohl in der Kunst und Ästethik als auch in der Wissenschaft.

Selbst die NASA ist an den 3D-Druckern interessiert, erst kürzlich wurde im Rahmen des “NASA Innovative Concept“-Programms ein Projekt gestartet, bei dem es mithilfe von 3D-Druckern gelingen soll, neue Biomatierialien aus bestehenden Zellen herzustellen. Dazu wollen die Forscher eine Art Matrix verwenden, in die das Material eingeschlossen wird und den Zellen erlaubt, das benötigte Biomatieral abzusondern. Der Begriff Biomaterial ist hier eine Art Pauschalbezeichnung, denn sollten die Forscher erfolgreich sein, könnte man eine große Anzahl der benötigten Grundmaterialien für Missionen im All selbst reproduzieren und in die gewünschten Produkte umwandeln. 100.000 Dollar hat die NASA bereits in das Projekt investiert und sollte es Aussicht auf Erfolg geben, möchte man weitere 500.000 Dollar für weitere zwei Jahre Forschungsarbeit ausgeben.

NASABioprint

Selbstverständlich könnte die Synthese von Biomaterialien mithilfe von 3D-Druckern nicht nur Astronauten zugute kommen, sollte es der NASA wirklich gelingen, benötigte Materialien aus organischen Zellen zu synthetisieren, wären die Anwendungsgebiete schier unendlich, man könnte vom Türgriff über das Auto bis zu kompletten menschlichen Körpern fast alles herstellen, ohne dabei die Ressourcen der Erde aufbrauchen zu müssen.

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