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Eva Baur, Doktorandin von Esther Amstad von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL), hat per 3D-Druck den neuen Roboterfinger „DNGE“ entwickelt, dessen „Knochen“ aus einem sehr steifen und dessen „Gelenke“ aus einem eher flexiblen Polymer gemacht sind.
Der künstliche Finger lässt sich verbiegen wie ein echter Finger. „Das zeigt das Potenzial der Technologie für die Herstellung von Geräten, die ausreichend geschmeidig sind, um sich zu biegen und zu strecken, und gleichzeitig fest genug, um Objekte zu manipulieren“, so Baur.
Zwei elastomere Netzwerke
Der Schlüssel liegt in der Entwicklung zweier elastomerer Netzwerke. Zunächst werden elastomere Mikropartikel aus Öl-in-Wasser-Emulsionstropfen hergestellt. Diese Mikropartikel werden in eine Vorläuferlösung gegeben, wo sie Elastomerverbindungen aufnehmen und aufquellen.
Die gequollenen Mikropartikel werden dann zur Herstellung einer 3D-druckbaren Tinte verwendet, die in einen Bioprinter geladen wird, um eine gewünschte Struktur zu erzeugen. Der Vorläufer wird in der 3D-gedruckten Struktur polymerisiert, wodurch ein zweites elastomeres Netzwerk entsteht, welches das gesamte Objekt versteift.
Prothesen und OP-Assistenten
Während die Zusammensetzung des ersten Netzwerks die Steifigkeit der Struktur bestimmt, ist das zweite für die Zähigkeit zuständig. Die beiden Netzwerke lassen sich somit unabhängig voneinander fein abstimmen, um eine Kombination aus Steifigkeit, Zähigkeit und Ermüdungsfestigkeit zu erreichen. Die Verwendung von Elastomeren anstelle von Hydrogelen für die flexiblen Komponenten hat den zusätzlichen Vorteil, dass diese wasserfrei sind, was sie auf Dauer stabiler macht.
Das Verfahren könnte künftig genutzt werden, um leichtere Prothesen zu bauen oder Systeme, die Chirurgen bei Operationen unterstützen. Dazu muss allerdings noch eine Steuerung entwickelt werden, ebenso ein System, das die „Finger“ in der gewünschten Weise bewegt.
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