Het Zwitserse Cytosurge slaagt erin om ‘onmogelijke objecten’ op een bijna onmogelijk kleine schaal te 3D printen. Onmogelijke objecten zijn rigide structuren, die vanuit verschillende perspectieven een andere vorm lijkt te hebben. Eigenlijk de 3D modellen van de tekeningen van M.C. Escher. Cytosurge 3D printe ze met puur koper op het formaat van een rode bloedcel. 3D printen en de visie van M.C. Escher komen hierin samen.

 

Koperen structuren zo groot als een rode bloedcel geprint

Cytosurge is een spin-off van ETH Zürich, de technische hogeschool in de Zwitserse stad. Voor het microprinten gebruikt het de zelf ontwikkelde FluidFM printtechnologie. Deze maakt gebruik van een pipet met een opening van slechts 300 nm. Met deze pipet wordt elektrodepositie van metalen gedaan.

 

Japanse wiskunde zet Escher om in 3D modellen

De Zwitserse engineers hebben zich nu laten inspireren door Kokichi Sugihara, die in 1971 afstudeerde aan de universiteit van Tokia waar hij in 1990 promoveerde. Sinds 2009 werkt de wiskundige wetenschapper als hoogleraar aan de Meiji Universiteit. Daar ontdekte hij de onmogelijke objecten. Sugihara heeft namelijk een methode ontdekt om structuren zoals in Nederland M.C. Escher die tekent om te zetten in 3D objecten. Deze geven dezelfde illusie van ‘onmogelijk’ weer. Tegenwoordig is echter haast niks meer onmogelijk, want de Zwitsers zetten de 3D modellen nu om in 3D geprinte vormen.

Let op hoe de vormen veranderen wanneer het perspectief van de camera wijzigt.

Zo klein als een rode bloedcel

Een van Sugihara’s 3D-ontwerpen is geprint met de nieuwe FluidFM 3D-printtechnologie van Cytosurge. Deze technologie print massieve metalen structuren op de sub-millimeter schaal. De foto komen van een hoge resolutie elektronenmicroscoop. Zelfs binnen dat beeld leveren twee tegenovergestelde perspectieven een haast onmogelijke metamorfose op. Deze objecten zijn 3D geprint met puur koper in drie formaten, variërend van een kleine 0,1-mm-diameter tot een zeer kleine 0,03-mm-diameter tot een uiterst kleine 0,01-mm-diameter. Deze grootte van 0,01 mm of 10 micrometer is vergelijkbaar met de grootte van een rode bloedcel.

Cytosurge

Hetzelfde object, alleen vanuit een andere invalshoek. Kijk hoe de vormen anders lijken. (Foto’s: Cytosurge)

 

De FluidFM technologie

Het 3D printproces verloopt als volgt. De holle FluidFM nanopipet wordt in de buurt (~1µm) van een geleidend oppervlak gebracht en er wordt een metaalionenhoudende vloeistof afgegeven. Een negatieve potentiaal op het oppervlak reduceert de geleverde koperionen tot vaste atomen, die zich net onder de pipetopening afzetten. Zodra de opening tussen het oppervlak en de pipet is gevuld met de vaste koperatomen, gaat de pipet naar de volgende positie, waarbij de afzetting wordt herhaald en zo een 3D object wordt gecreëerd.

Op 31 januari en 1 februari organiseert Cytosurge de FluidFM User Conference in Zürich

 

Hier klikken