Mobile-Menu

Additive Fertigung Wie der Stechrüssel der Mücke für hochauflösenden 3D‑Druck sorgt

Quelle: McGill University 2 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

Franke GmbH
Heraeus AMLOY Technologies GmbH
Bechtle PLM Deutschland GmbH

Die meisten Menschen betrachten Stechmücken als Schädlinge und nicht als Werkzeuge für die Mikrofertigung der nächsten Generation. Forschende der McGill University haben jedoch gezeigt, dass der Stechrüssel einer toten weiblichen Stechmücke als biologisch abbaubare Mikro-Düse für hochauflösenden 3D-Druck dienen kann.

Der Stechrüssel einer toten weiblichen Stechmücke kann als biologisch abbaubare Mikro-Düse für hochauflösenden 3D-Druck dienen.(Bild: Scientific Advances)
Der Stechrüssel einer toten weiblichen Stechmücke kann als biologisch abbaubare Mikro-Düse für hochauflösenden 3D-Druck dienen.
(Bild: Scientific Advances)

Hochpräzise Düsen sind teuer und oft nur einmal verwendbar, was den ultrafeinen Druck sowohl kostspielig als auch abfallintensiv macht. Das McGill-Team untersuchte, ob natürliche mikrofluidische Strukturen dieses Problem lösen könnten, und stellte fest, dass der Stechrüssel der Stechmücke bereits die ideale Geometrie aufweist. Er ist von Natur aus gerade, gleichförmig und 20 bis 25 Mikrometer breit – perfekt für Extrusion im Mikromaßstab.

Wie verwandelt man eine Stechmücke in eine Mikrodüse?

Trotz ihres zarten Erscheinungsbilds ist der Stechrüssel strukturell robust. Tests haben gezeigt, dass er inneren Drücken von etwa 60 kPa standhält – ausreichend, um zähflüssige Bio-Tinten hindurchzupressen, ohne zu brechen. Die Forschenden entwickelten eine Direkt-Schreibvorrichtung und befestigten den Stechrüssel an einer standardmäßigen 30 G‑Metallspitze, sodass er an einen Spritzenextruder angeschlossen werden kann und sich präzise über dem Druckbett bewegen lässt.

Bildergalerie

Um einen zuverlässigen Druck zu gewährleisten, analysierte das Team, wie verschiedene Tinten durch den natürlichen Kanal fließen, und identifizierte die Betriebsbedingungen, die Verstopfung oder Bruch verhindern. Innerhalb dieser Parameter arbeitete die Bio-Düse überraschend effizient. Mithilfe kommerzieller Bio-Tinten wie Cellink Start und Pluronic F 127 druckte das Team Wabenstrukturen und dreidimensionale Gerüste mit B16-Krebszellen. Die Filamente maßen zwischen 18 und 28 Mikrometern, und die Zellviabilität lag nach dem Druck bei etwa 86 %.

Buchtipp

Das Buch "Additive Fertigung" beschreibt Grundlagen und praxisorientierte Methoden für den Einsatz der additiven Fertigung in der Industrie und unterstützt Konstrukteure und Entwickler dabei, additive Verfahren erfolgreich in ihren Unternehmen zu implementieren.

Mehr erfahren bei Vogel Fachbuch

Bio-Düse weniger als einen Dollar in der Herstellung

Mücken können in kontrollierten Umgebungen kostengünstig gezüchtet werden, und das Team schätzt, dass jede Bio-Düse weniger als einen Dollar in der Herstellung kostet. Der Stechrüssel ist biologisch abbaubar und kann bei korrekter Lagerung über Monate funktionsfähig bleiben, was ihn zu einem praktischen Verbrauchsmaterial für Forschungslabore macht. Gezogene Glasdüsen bieten zwar nach wie vor die höchsten Auflösungen, sind jedoch fragil, teuer und schwer einheitlich herzustellen. Die aus dem Mückenrüssel gefertigte Düse besetzt eine andere Nische: Sie bietet eine feine Auflösung, vorhersehbare Leistung und eine deutliche Verringerung von Abfall.

Dieser Typ von Druckprozess ist noch neu und muss sich erst bewähren, erweitert jedoch die Möglichkeiten, biologische Strukturen in die additive Fertigung zu integrieren. Anstatt die Natur zu imitieren, nutzt dieser Ansatz sie direkt. Und in diesem Fall erweist sich die Mücke endlich als nützlich.

(ID:50649401)

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung. Die Einwilligungserklärung bezieht sich u. a. auf die Zusendung von redaktionellen Newslettern per E-Mail und auf den Datenabgleich zu Marketingzwecken mit ausgewählten Werbepartnern (z. B. LinkedIn, Google, Meta).

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

Weiterführende Inhalte