Forscher des Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) haben aus Alginat eine Palette aus acht Farben an biologische abbaubarer Biotinte für den 3D-Druck hergestellt. Das Alginat ist ein Material, das typischerweise in Braunalgen vorkommt. Um das sonst farblose Material mit Farbe zu versehen, ergänzten die Forscher ihre „ArtSea Ink“ mit Glimmerpulver.

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Forscher haben am Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) eine Biotinte auf Algenbasis für die Verarbeitung mit einem 3D-Bioprinter entwickelt. Sie besteht größtenteils aus Alginat, ist biologisch abbaubar und trägt den Namen ArtSea Ink. Das biokompatible Alginat ist kostengünstig und ein typischerweise in Braunalgen vorkommendes natürliches Polymer. Es lässt sich ohne Hitze zur Bildung eines stabilen Gels einsetzen und ist biokompatibel. So kann es bei niedrigen Temperaturen zu 3D-Strukturen extrudiert werden.

In Kombination mit feinen Glimmerpigmentpulvern, die das PNNL integrierte, schufen die Forscher ein Set farbenfroher Tinten, die für künstlerische Projekte geeignet sind. Ihre Arbeit haben die Forscher in einem Artikel mit dem Titel „Pearlescent Mica-Doped Alginate as a Stable, Vibrant Medium for Two-Dimensional and Three-Dimensional Art“ im Fachjournal ACS Omega vorgestellt.

Details zur „ArtSea Ink“

Die Mehrheit der Künstler nutzen den 3D-Druck mit polymerbasierten Materialien, die günstig in vielen Farben erhältlich sind. Doch bei hohen Temperaturen kann es auch vorkommen, dass diese Schmelzen. Künstler müssen sich so oft zwischen FDM– oder SLS-Systemen entscheiden, um Polymermedien einsetzen zu können. Möchte ein Künstler Verfahren wie das direkte Tintenschreiben oder ein benutzerdefiniertes System auf Basis von Extrusion ohne Heizelement nutzen, dann benötigt er Niedertemperaturmaterial wie das biologisch gewonnene Polymer aus Alginat.

Alginat wird in Verbindung mit Wasser zu einem viskosen Gummi. Dieser Gummi wird vernetzt mit Calciumionen zu einem robusten, 3D-druckbaren Hydrogel. Alginat ist farblos, weshalb die Wissenschaftler des PNNL für die Farben Glimmerpulver integrierten. Sie stellten acht verschiedene 8%ige Alginatlösungen in Wasser her und fügten acht verschiedene Farben von Glimmerpigmenten hinzu. Die Textur der Tinte ließ sich durch eine Variation an Calciumchlorid-Vernetzern genauer kontrollieren.

Testdrucke nach wenigen Wochen abgebaut

Um ihre Entwicklung zu testen, druckten sie ein im Dunkeln leuchtendes Glühwürmchen in 3D und ein leuchtend blaues anatomisches Modell des menschlichen Gehirns. Die gedruckte Kunst hielt nur ein paar Wochen, wenn sie in einer Calciumchoridlösung aufbewahrt wird), zeigt sich zumindest, dass das Material bei der Entsorgung schnell biologisch abbaubar ist. Wer auf herkömmliche Polymere setzt, kreiert Objekte, die im Anschluss jahrhundertelang auf Deponien festsitzen.

Glühwürmchen und Gehirn
Um ihre Biotinte zu testen, druckten sie ein im Dunkeln leuchtendes Glühwürmchen und das Modell eines Gehirns (beides im Bild zu sehen)(Bild © Pacific Northwest National Laboratory).

3D-Druck mit Farben

Neben den bekannten Vollfarb-3D-Druckern wie dem J35 Pro und dem J55 Prime von Stratasys oder die Multicolor-3D-Drucker HP Jet Fusion 300 / 500 von HP Inc. haben wir in den vergangenen Jahren einige Beispiele für erstaunliche Farbprojekte präsentiert. Das MIT entwickelte mit ColorMod ein 3D-Druckverfahren, bei dem die Objekte nachträglich ihre Farbe ändern. Forscher der University of Illinois nutzten ein nanoskaliges Phänomen der Natur für 3D-Druck mehrerer Farben mit einer einzigen Tinte.

Im Februar haben wir LANXESS vorgestellt, die mit Bayferrox farbige Betonelemente aus dem 3D-Drucker möglich machen. Auch das New Yorker Start-up Graft Milk will mit seinem PLAm Filament speziell Künstlern ein reiches Farbangebot bieten. 3D-gedruckte Betonmöbel von incremental3d und dem Designer Philipp Adautz zeigen, dass im 3D-Druck von Beton auch Farbverläufe möglich sind. Mit einem Abonnement unseres Newsletters verpassen Sie keine weiteren Neuigkeiten zu diesen und anderen Themen aus der Welt des 3D-Drucks.

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