Neue holographische 3D-Druck-Methode deutlich effizienter

Diese Technologie, die als tomographisches volumetrisches additivfertiges Verfahren (TVAM) bekannt ist, funktioniert eher wie ein CT-Scan in umgekehrter Richtung als ein herkömmlicher 3D-Drucker. Statt Material schichtweise aufzustapeln, projiziert das System Lichtmuster in eine rotierende Vial, die mit lichtempfindlichem Harz gefüllt ist.

Wo immer genügend Lichtenergie akkumuliert, verfestigt sich die Flüssigkeit rasch zu einer vollständigen 3D-Struktur. In frheren Arbeiten, die 2025 verffentlicht wurden, haben Wissenschaftler der EPFL den Prozess verbessert, indem sie Hologramme zur Steuerung der Phase einsetzen.

Diese nderung ermglichte es dem System, deutlich mehr Laserenergie zu erhalten und den Druckprozess damit erheblich effizienter zu gestalten. Nun haben Forscher des Laboratoriums fr angewandte photonische Gerte (LAPD) der EPFL die Technologie noch weiter vorangetrieben.

Ihre neueste Plattform ist dank eines

Ihre neueste Plattform ist dank eines neu entwickelten Gerts, das erstmals die Phase eines Laserstrahls direkt innerhalb eines volumetrischen 3D-Druckers steuert, um das Siebzigfache effizienter als frhere holographische TVAM-Systeme.

Schnellere und przisere holographische Druckverfahren Whrend der Tests stellte das Team millimetergroe Objekte Sekunden und zentimetergroe Objekte innerhalb weniger Minuten her.

Das phasenkontrollierte System untersttzt zudem selbstheilende Strahlen, wodurch der Drucker genauere Strukturen in lichtstreuenden Materialien erzeugen kann, darunter solche, die lebende Zellen enthalten. „Die nachgewiesene Effizienz und Präzision unserer Methode macht es nun endlich möglich, gewebeähnliche Strukturen im nahezu klinischen Maßstab bioprinten zu können", sagt Christophe Moser, Leiter des LAPD. „Wir haben Strukturen gedruckt, die deutlich größer sind als bisher mit holographischen Verfahren erreicht werden konnten, trotz der durch die eingebetteten Zellen verursachten erhöhten Lichtstreuung." Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Light: Science & Applications veröffentlicht.

Technik und Auswirkungen

Mit einem Laserdiode mit einer Leistung von 150 MW druckten die Forscher ein lebensgroßes menschliches Ohr und markieren damit einen Fortschritt hin zu biogedruckten Implantaten für die rekonstruktive Medizin.

In einem weiteren Experiment mit einem kleineren Druckkonstrukt (Volumen 64 mm³) blieben die eingebetteten lebenden Zellen nach sechs Tagen lebensfähig und bildeten organisierte Zellnetzwerke.

Um die Oberflächenrauheit zu verbessern, kombinierten die Forscher ihre Lichtquelle mit einer neuen Technik zur Reduktion, einer Art zufälliger Lichtinterferenz, die raue oder körnige Texturen erzeugen kann. „Unser Ansatz bringt das volumetrische Drucken der Realisierung ßstab näher und ermöglicht eine biologisch verträgliche Fertigung mit Lasern geringer Leistung," fasst die leitende Autorin und Doktorandin der LAPD, Maria Alvarez-Castaño, zusammen.

Zukünftige Verbesserungen für das volumetrische 3D-Druckverfahren

Zukünftige Verbesserungen für das volumetrische 3D-Druckverfahren Das Team betont, dass zukünftige Forschungsschwerpunkte auf der Steigerung der Projektionsgenauigkeit und der Untersuchung des Verhaltens hohen Zellkonzentrationen liegen.

Geplante weitere Upgrades für zukünftige TVAM-Systeme umfassen Methoden zum direkten Drucken auf oder um bestehende Objekte herum sowie eine verbesserte Kontrolle mikroskopischer Merkmale durch die Vorhersage der Reaktion der Chemikalien Harz während des Druckprozesses.

Eine der bemerkenswertesten Entwicklungen nutzt die holographische volumetrische additive Fertigung, Objekte durch direkte Projektion eines Hologramms auf ein Harz gefülltes Röhrchen herzustellen und damit den Bedarf an einer Rotation des Behälters während des Druckvorgangs zu eliminieren.

Hoch-effiziente mehrskalige holographische volumetrische 3D-Druckverfahren mit einem Phasenlichtmodulator" Álvarez-Castaño, Riccardo Rizzo, Viola Sgarminato, Pu und Christophe Moser, 19. Mai 2026, Light: Science & Applications. DOI: 10.1038/s41377-026-02331-4