Berta Sándor
Piacképessé teszik a sóváznyomtatást
A vázak számos anyaggal tölthetők meg és az eljárásnak köszönhetően rendkívül porózus könnyűfém alkatrészek jönnek létre.
Nicole Kleger és Simona Fehlmann, az ETH Zürich anyagtudósai kifejlesztettek egy olyan 3D nyomtatási eljárást, amellyel sós sablonokat tudnak előállítani majd azokat más anyagokkal tölthetik meg. Ezáltal például rendkívül porózus könnyűfém alkatrészek jönnek létre. Ösztöndíjasként most megpróbálják ezt a folyamatot átültetni az iparba.
Nemrég anyagkutatóknak sikerült a bravúr: 3D-s nyomtatóval sóból vázat készítettek, amelyet aztán folyékony magnéziummal töltöttek meg. Miután a könnyűfém kihűlt és megszilárdult, a szakemberek kimosták a sókeretet - és máris készen állt a rendkívül porózus magnéziumból készült tárgy, amelyet például biológiailag lebomló csontimplantátumként lehet használni. Azóta Nicole Kleger és Simona Fehlmann egy interdiszciplináris csapattal együtt finomították és módosították az eljárást, hogy még összetettebb, még finomabb pórusokkal rendelkező sóvázakat tudjanak előállítani.
A Kleger és Fehlmann által vezetett tudósok egy extrudáláson alapuló nyomtató helyett - amely egy finom fúvókán keresztül rácsszerű, vékony sópaszta kolbászt nyomtat ki - egy sztereolitográfiás eszközt és sószemcséken alapuló tintát használtak. Ahhoz, hogy ezt a tintát fényérzékennyé tegyék, a kutatók megfelelő monomerekkel keverték össze. Ezek polimerekké egyesülnek, amint fény éri őket és így keményednek meg. Ezáltal rétegről rétegre összetett struktúrák hozhatók létre. Az így létrehozott sókeret ezután egy másik anyaggal kitöltött formázó negatívként szolgál. A szakemberek ezúttal nemcsak magnéziummal, hanem alumíniummal, szénkompozit anyaggal és műanyaggal is feltöltötték az előregyártott szerkezeteket. Új módszerükkel a tudósok nemcsak sokkal összetettebb tárgyakat tudnak előállítani, hanem a pórusméretet is 0,5 milliméterről 0,1 milliméterre csökkentették.
Kleger és Fehlmann egy éven belül mutathatja be, hogy a technológia kereskedelmi forgalomba hozható-e. "Ki akarjuk deríteni, hogy az eljárás kiállja-e a gyakorlati tesztelést" - nyilatkozta ezzel kapcsolatban Kleger. A két kutatónak több konkrét ötlete is van a kereskedelmi hasznosításra, az egyik alkalmazási módot az állkapocs-implantátumok jelenthetik. "Ha elveszítünk egy fogat, az alatta lévő állcsont nagyon gyorsan leépül" - magyarázta Kleger. Ahhoz, hogy fogászati implantátumot lehessen beültetni, a csontot először újra kell építeni. Ehhez a sebészek jelenleg a csípőből származó csontanyagot használnak, ami egy második műtéti beavatkozást igényel. Alternatív megoldás lehet a magnéziumötvözetből készült egyedi csontimplantátum, amelybe a csontképző sejtek be tudnak vándorolni, és amely idővel újra lebomlik. Módszerükkel Kleger és Fehlmann éppen ilyen implantátumokat tudott előállítani.
Hasonló irányba mutat a sejttenyészetek háromdimenziós hordozó közege előállításának ötlete is. A sejtek másképp viselkednek a térben, mint egy síkban, például egy szabványos laboratóriumi Petri-csészében. E tekintetben a szakemberek felvették a kapcsolatot olyan tudósokkal, akik laboratóriumban ilyen sejtkultúrákkal dolgoznak. Nyitva marad a kérdés, hogy inkább maguk állítanának-e elő ilyen hordozóanyagot, és ehhez Kleger és Fehlmann módszerét alkalmaznák-e, vagy pedig megvásárolnák a kész hordozóanyagot.
A két fiatal kutató az űrutazásban lát egy másik lehetséges alkalmazást. "Az űrmissziókban a súly pénz" - taglalta Kleger. Minden gramm számít, ezért az eljárásukkal előállított könnyűfém alkatrészek alkalmasak űrhajókon vagy rakétákon való felhasználásra.
Egy dolog azonban már most világos: a megalkotott eszközök nem olcsó tömegtermékek, hanem viszonylag drága, egyedi gyártású megoldások lesznek. Ennek oka, hogy a gyártási folyamat meglehetősen lassú, és nem teszi lehetővé, hogy rövid időn belül nagyon nagy mennyiséget állítsanak elő. "Nem fogjuk magunkat a tömegpiacra pozicionálni" - emelte ki Fehlmann. A végleges üzleti modellt még nem határozták meg. "Jelenleg elemezzük a piacot, hogy megtudjuk, kik a potenciális ügyfeleink, és mire van szükségük" - ecsetelte Kleger, majd hozzátette: már számtalan tárgyalást folytattak fogorvosokkal, sejtbiológusokkal és nyomtatóeszközöket gyártó cégekkel is.
"Néhány dolog, amit most csinálunk, nagyon különbözik attól, amit a doktori disszertációm alatt csináltam. A tanulási görbe ennek megfelelően meredek" - fogalmazott Kleger. "Rengeteg új inputot kapunk, másképp kell megközelítenünk a dolgokat, mint a kutatásban. Ez gazdagító és izgalmas" - egészítette ki a kutatótársát Fehlmann. Az induló vállalkozásuk neve Sallea, amely a sókiválás rövidítése. Az általuk piacra vinni kívánt eljárás adta a fiatal cég nevét.
Nicole Kleger és Simona Fehlmann, az ETH Zürich anyagtudósai kifejlesztettek egy olyan 3D nyomtatási eljárást, amellyel sós sablonokat tudnak előállítani majd azokat más anyagokkal tölthetik meg. Ezáltal például rendkívül porózus könnyűfém alkatrészek jönnek létre. Ösztöndíjasként most megpróbálják ezt a folyamatot átültetni az iparba.
Nemrég anyagkutatóknak sikerült a bravúr: 3D-s nyomtatóval sóból vázat készítettek, amelyet aztán folyékony magnéziummal töltöttek meg. Miután a könnyűfém kihűlt és megszilárdult, a szakemberek kimosták a sókeretet - és máris készen állt a rendkívül porózus magnéziumból készült tárgy, amelyet például biológiailag lebomló csontimplantátumként lehet használni. Azóta Nicole Kleger és Simona Fehlmann egy interdiszciplináris csapattal együtt finomították és módosították az eljárást, hogy még összetettebb, még finomabb pórusokkal rendelkező sóvázakat tudjanak előállítani.
A Kleger és Fehlmann által vezetett tudósok egy extrudáláson alapuló nyomtató helyett - amely egy finom fúvókán keresztül rácsszerű, vékony sópaszta kolbászt nyomtat ki - egy sztereolitográfiás eszközt és sószemcséken alapuló tintát használtak. Ahhoz, hogy ezt a tintát fényérzékennyé tegyék, a kutatók megfelelő monomerekkel keverték össze. Ezek polimerekké egyesülnek, amint fény éri őket és így keményednek meg. Ezáltal rétegről rétegre összetett struktúrák hozhatók létre. Az így létrehozott sókeret ezután egy másik anyaggal kitöltött formázó negatívként szolgál. A szakemberek ezúttal nemcsak magnéziummal, hanem alumíniummal, szénkompozit anyaggal és műanyaggal is feltöltötték az előregyártott szerkezeteket. Új módszerükkel a tudósok nemcsak sokkal összetettebb tárgyakat tudnak előállítani, hanem a pórusméretet is 0,5 milliméterről 0,1 milliméterre csökkentették.
Kleger és Fehlmann egy éven belül mutathatja be, hogy a technológia kereskedelmi forgalomba hozható-e. "Ki akarjuk deríteni, hogy az eljárás kiállja-e a gyakorlati tesztelést" - nyilatkozta ezzel kapcsolatban Kleger. A két kutatónak több konkrét ötlete is van a kereskedelmi hasznosításra, az egyik alkalmazási módot az állkapocs-implantátumok jelenthetik. "Ha elveszítünk egy fogat, az alatta lévő állcsont nagyon gyorsan leépül" - magyarázta Kleger. Ahhoz, hogy fogászati implantátumot lehessen beültetni, a csontot először újra kell építeni. Ehhez a sebészek jelenleg a csípőből származó csontanyagot használnak, ami egy második műtéti beavatkozást igényel. Alternatív megoldás lehet a magnéziumötvözetből készült egyedi csontimplantátum, amelybe a csontképző sejtek be tudnak vándorolni, és amely idővel újra lebomlik. Módszerükkel Kleger és Fehlmann éppen ilyen implantátumokat tudott előállítani.
Hasonló irányba mutat a sejttenyészetek háromdimenziós hordozó közege előállításának ötlete is. A sejtek másképp viselkednek a térben, mint egy síkban, például egy szabványos laboratóriumi Petri-csészében. E tekintetben a szakemberek felvették a kapcsolatot olyan tudósokkal, akik laboratóriumban ilyen sejtkultúrákkal dolgoznak. Nyitva marad a kérdés, hogy inkább maguk állítanának-e elő ilyen hordozóanyagot, és ehhez Kleger és Fehlmann módszerét alkalmaznák-e, vagy pedig megvásárolnák a kész hordozóanyagot.
A két fiatal kutató az űrutazásban lát egy másik lehetséges alkalmazást. "Az űrmissziókban a súly pénz" - taglalta Kleger. Minden gramm számít, ezért az eljárásukkal előállított könnyűfém alkatrészek alkalmasak űrhajókon vagy rakétákon való felhasználásra.
Egy dolog azonban már most világos: a megalkotott eszközök nem olcsó tömegtermékek, hanem viszonylag drága, egyedi gyártású megoldások lesznek. Ennek oka, hogy a gyártási folyamat meglehetősen lassú, és nem teszi lehetővé, hogy rövid időn belül nagyon nagy mennyiséget állítsanak elő. "Nem fogjuk magunkat a tömegpiacra pozicionálni" - emelte ki Fehlmann. A végleges üzleti modellt még nem határozták meg. "Jelenleg elemezzük a piacot, hogy megtudjuk, kik a potenciális ügyfeleink, és mire van szükségük" - ecsetelte Kleger, majd hozzátette: már számtalan tárgyalást folytattak fogorvosokkal, sejtbiológusokkal és nyomtatóeszközöket gyártó cégekkel is.
"Néhány dolog, amit most csinálunk, nagyon különbözik attól, amit a doktori disszertációm alatt csináltam. A tanulási görbe ennek megfelelően meredek" - fogalmazott Kleger. "Rengeteg új inputot kapunk, másképp kell megközelítenünk a dolgokat, mint a kutatásban. Ez gazdagító és izgalmas" - egészítette ki a kutatótársát Fehlmann. Az induló vállalkozásuk neve Sallea, amely a sókiválás rövidítése. Az általuk piacra vinni kívánt eljárás adta a fiatal cég nevét.