Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten. The invention relates to an apparatus and a method for producing three-dimensional objects.

Es ist bekannt, dreidimensionale Objekte ausgehend von einem CAD-Modell des Objekts Schicht für Schicht herzustellen. It is known, starting produce three-dimensional objects layer by layer from a CAD model of the object. Bei dem bekannten Verfahren der Stereolithographie werden Monome re in Anwesenheit von Photoinitiatoren durch Laserstrahlung polymerisiert. In the known method of stereolithography monomials are're in the presence of photoinitiators polymerized by laser radiation. Als Materialien eignen sich jedoch nur eine begrenzte Anzahl von Monomerarten. As materials, however, are only a limited number of monomer species. In der 3D-Drucktechnologie wird die Tintenstrahltechnik angewendet, um Pulverteilchen in der jeweiligen Schicht an den dem Querschnitt des Objekts entsprechenden Stellen mit Klebstoffen zu binden. In the 3D printing technology inkjet technology is applied to the respective layer of the powder particles bind to the cross-section of the object corresponding points with adhesives. Diese Tech nologie, wie auch die Stereolithographie, erfordern jedoch eine Nachbehandlung der entstandenen Rohlinge. This tech nology, as well as the stereo, but require a post-treatment of the resulting blanks.

Zudem sind für die Bildung von dreidimensionalen Objekten mit Vorsprüngen, Protuberanzen und Unterhöhlungen Stützkonstruk tionen erforderlich, um eine Verbiegen oder Brechen des drei dimensionalen Objekts zu verhindern. In addition, for the formation of three-dimensional objects provided with projections, protuberances and undercuts Stützkonstruk functions necessary in order to prevent bending or breaking of the three dimensional object.

Aus der FR 2 583 334 ist ein Verfahren zur Ausbildung von dreidimensionalen Modellen bekannt. From FR 2583334 a method for forming three-dimensional models is known. Darin wird ein Photo initiator zu einer Monomerflüssigkeit gegeben und das Monomer durch Bestrahlung ausgehärtet. Is a photo-initiator is added to a monomer and the monomer is cured by irradiation. Alternativ wird ein mit einem thermischen Initiator reagierendes Monomer in eine neutrale Flüssigkeit gegeben. Alternatively, a responsive monomer with a thermal initiator is placed in a neutral liquid. Die Genauigkeit der Ausbildung des drei dimensionalen Objekts und die Anzahl der verwendbaren Mate rialien ist jedoch begrenzt. The accuracy of the formation of the three-dimensional object and the number of usable Mate rials is limited.

In der Technologie des Fused Deposition Modeling (FDM) werden thermoplastische Polymere aufgeschmolzen. In the technology of Fused Deposition Modeling (FDM), thermoplastic polymers are melted. Die flüssige Schmelze verläßt die Düsen als Strang und baut durch Erkalten an Luft dreidimensionale Objekte auf. The liquid melt exits the nozzle as a strand and build by cooling in air three-dimensional objects. Dieses Verfahren ist limitiert auf thermoplastische Polymere mit einer hohen Schmelzviskosität. This method is limited to thermoplastic polymers having a high melt viscosity. Die Breite der hier bisher erfolgreich eingesetzten Materialien beschränkt sich auf Acrylnitril- Butadien-Styrol-Copolymere und Polycaprolacton. The width of the materials used successfully here so far is limited to acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers and polycaprolactone. Die Verarbei tungstemperatur übersteigt dabei 100°C; The process ing temperature exceeds 100 ° C while; dies verhindert die Inkorporation thermisch empfindlicher Zusätze in das herge stellte 3D-Objekt. This prevents the incorporation of thermally sensitive additives into the Herge presented 3D object.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesser ten Vorrichtung bzw. eines verbesserten Verfahrens zum Her stellen dreidimensionaler Objekte. The object of the invention is to provide a * Improve th device or an improved method for Her represent three-dimensional objects.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach Anspruch 21 bzw. eine Verwendung nach Anspruch 24. This object is achieved by a method according to claim 1, an apparatus according to claim 21 or a use according to claim 24th

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen an gegeben. Further developments of the invention are given in the dependent claims to.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Ausgangsöffnung eines dreidimensional bewegbaren Dispensers in einem ersten Material ( 2 ) - dem Plotmedium - positioniert und ein aus ei ner oder mehreren Komponenten bestehendes zweites Material ( 3 ), das in Kontakt mit dem ersten Material ( 2 ) zur Ausbil dung fester Strukturen führt, wird in das erste Material ( 2 ) zur Ausbildung dreidimensionaler Objekte abgegeben. In the method, an output port of a three-dimensionally movable dispenser is in a first material (2) - the plot medium - positioned and composed of components ei ner or more second material (3) which is in contact with the first material (2) for Ausbil tion resulting solid structures is given in the first material (2) to form three-dimensional objects.

Im folgenden wird das erste Material 2 als Medium bzw. Plot medium 2 und das zweite Material 3 als Material 3 bezeichnet, um eine bessere Unterscheidung zwischen erstem ( 2 ) und zwei tem ( 3 ) Material vornehmen zu können. In the following, the first material 2 as medium or plot medium 2 and the second material 3 is referred to as material 3, in order to make a better distinction between the first (2) and two system (3) Material can.

Die Wirkung des Mediums ( 2 ) besteht dabei zum einen in einer Auftriebskompensation als auch in einer Dämpfung der Bewegung des dosierten, noch flüssigen Materials ( 3 ). The effect of the medium (2) consists on the one hand in a buoyancy compensation and a damping of the movement of the dose, still liquid material (3).

Die beiden Effekte zeigen sich deutlich in den Fig. 2 und 3. Bei Fig. 2 führt die mangelnde Auftriebskompensation zu einem Verfließen der dreidimensionalen Gitterstruktur des Datensatzes. The two effects are clearly shown in Figs. 2 and 3. In Fig. 2 the lack of buoyancy compensation leads to a flow of the three-dimensional lattice structure of the data set. Dagegen ist bei Fig. 3 die Gitterstruktur gut ausgebildet und die Hohlraumstruktur zwischen den Schichten bleibt voll erhalten. In contrast, 3 the lattice structure well trained in Fig. And the cavity structure between the layers is fully preserved.

Diese technische Änderung, "Plotten" (Dispergieren) eines Materials ( 3 ) in ein Medium ( 2 ) mit entsprechenden rheologischen, im folgenden näher beschriebenen Eigenschaften, führt zu einer wesentlichen Ausweitung der Breite verwendbarer Materialien. This technical change "plotting" (dispersing) of a material (3) in a medium (2) with corresponding rheological, properties described in more detail, resulting in a significant expansion of the range of usable materials.

Zum einen lassen sich das (die) Material(ien) ( 3 ) mit geringer Viskosität zu komplizierten dreidimensionalen Objekten aufbauen. Firstly, let the (the) material (s) (3) having low viscosity can be complicated three-dimensional objects. Zum anderen kann das Medium ( 2 ) in reaktiver Form in den Härtungsprozeß des Materials ( 3 ) einbezogen werden. On the other hand, the medium (2) be included in the curing process of the material (3) in a reactive form. Hierbei können chemische Reaktionen ablaufen, aber auch Fällungs- und Komplexbildungsreaktionen. Here, chemical reactions, but also precipitation and complexation reactions. Die Polarität des Materials 2 variiert abhängig von der Polarität des Materials ( 3 ) von hydrophil (z. B. Wasser) bis völlig unpolar (z. B. Silikonöl) um die Haftungseigenschaften der Schichten aneinander zu steuern. The polarity of the material 2 will vary depending upon the polarity of the material (3) from hydrophilic (eg., Water) to completely non-polar (eg., Silicone oil) to the adhesion properties of the layers to control each other.

Auf eine Stützkonstruktion kann bei dem hier beschriebenen Verfahren zum Aufbau dreidimensionaler Objekte fast immer verzichtet werden. On a support structure can be omitted in the described here for constructing three-dimensional objects almost always.

Ein sehr wichtiges Detail der Erfindung beruht auf der Temperaturvariabilität des Verfahrens. A very important detail of the invention is based on the temperature variability of the method. In Verbindung mit der großen Zahl möglicher Medium ( 2 )/Material ( 3 )-Kombinationen sind Verarbeitungsbedingungen auch bei Raumtemperatur realisierbar. In conjunction with the large number of possible medium (2) / material (3) combinations, processing conditions can also be realized at room temperature.

So können Pharmaka oder lebende, menschliche Zellen in 3D- Strukturen eingebaut werden. So, pharmaceuticals or living, human cells into 3D structures can be built.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird als Medium ( 2 ) Gelatinelösung oder Wasser und als Material ( 3 ) Silikon kautschuk verwendet. In a further development of the method is used as medium (2) gelatin solution or water and as material (3) silicone rubber.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird als Medium ( 2 ) Wasser und als Material ( 3 ) ein naß aushärtbares Silikon mit Acetoxysilangruppen verwendet. In a further development of the method is used as medium (2) and a wet-curable silicone with acetoxysilane used as material (3).

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird als Medium ( 2 ) Wasser, ein Polyol oder eine Lösung polyfunktioneller Amine und als Material ( 3 ) ein Polyurethan (präpolymer) mit Iso cyanatgruppen verwendet. In a further development of the method, a polyurethane (prepolymer) used as medium (2) water, a polyol or a solution of polyfunctional amines as material (3) cyanate groups with Iso.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird als Medium ( 2 ) ei ne wässrige Lösung von Calciumionen und Thrombin verwendet, als Material ( 3 ) eine wässrige Lösung von Fibrinogen. In a further development of the method, ei ne aqueous solution of calcium ions and thrombin is used as medium (2), as material (3) an aqueous solution of fibrinogen.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird als Medium ( 2 ) ei ne wässrige Lösung von Calciumionen und Thrombin verwendet, als Material ( 3 ) eine wässrige Lösung von Fibrinogen mit le benden menschlichen Zellen (z. B. Fibroplasten). In a further development of the method, ei ne aqueous solution of calcium ions and thrombin is used as medium (2), as material (3) an aqueous solution of fibrinogen with le reproduced human cells (eg. As fibroblasts).

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird als Medium ( 2 ) ei ne Lösung eines Polyelektrolyten verwendet, als Material ( 3 ) eine Lösung von mehrwertigen Kationen, mehrwertigen Anionen oder eines Polyelektrolyten. In a further development of the method is used as medium (2) ei ne solution of a polyelectrolyte as material (3) a solution of multivalent cations, multivalent anions or a polyelectrolyte.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird als Medium ( 2 ) ei ne Lösung von Calciumionen und/oder von protoniertem Chitosan und/oder Thrombin und als Material ( 3 ) eine Lösung von Na- Alginat und/oder Fibrinogen sowie lebenden menschlichen Zel len verwendet. In a further development of the method is used as medium (2) ei ne solution of calcium ions and / or of protonated chitosan and / or thrombin and as material (3) is a solution of sodium alginate and / or fibrinogen as well as living human Zel sources.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird als Medium ( 2 ) ei ne wässrige Lösung eines Proteins verwendet und als Material ( 3 ) eine Salzlösung. In a further development of the method is used as medium (2) ei ne aqueous solution of a protein and used as material (3) a salt solution.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der bei liegenden Figuren. Further features and advantages will be apparent from the following description of embodiments with reference to the case recumbent figures. Von diesen zeigen: Of these:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrich tung einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 1 is a schematic representation of a device Vorrich an embodiment of the invention;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein geplottetes 3D- Objekt; Figure 2 is a cross-section through a plotted 3D object. Plotmedium ( 2 ) = Luft, Material ( 3 ) = PU-Präpolymer; Plot medium (2) = air, material (3) = PU prepolymer;

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein geplottetes 3D- Objekt; Figure 3 is a cross-section through a plotted 3D object. Plotmedium ( 2 ) = Wasser, Material ( 3 ) = PU-Präpolymer. Plot medium (2) = water, material (3) = PU prepolymer.

Im folgenden wird das Prinzip der Erfindung erläutert. In the following, the principle of the invention will be explained.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist einen Behälter 1 , einen Dispenser 4 und eine Steuerung 6 für den Dispenser 4 auf. The apparatus shown in Fig. 1 comprises a container 1, a dispenser 4 and a controller 6 for the dispenser 4. Die Vorrichtung wird im folgenden auch als 3D-Plotter bezeichnet. The device is also hereinafter referred to as 3D-plotter.

Im Behälter 1 sind eine oder mehrere Plattformen 8 vorgese hen, auf denen das bzw. die dreidimensionalen Objekte ausge bildet werden. In the container 1 one or more platforms are 8 vorgese hen on which the three-dimensional objects or be out forms. In den Behälter 1 kann ein Medium 2 , das auch als Plotmedium bezeichnet wird, in einer vorbestimmten Füll höhe eingefüllt werden. In the container 1, a medium 2, which is also referred to as plot medium, are introduced into a predetermined fill height.

Der Dispenser 4 ist an einem in Fig. 1 nicht gezeigten Stativ angebracht und mindestens in drei Achsen x, y, z wie der Fräskopf einer computergesteuerten Fräßmaschine bewegbar. The dispenser 4 is mounted on a stand not shown in Fig. 1 and at least in three axes x, y, z as the milling head of a computer-controlled milling movable. Als Dispenser 4 wird beispielsweise eine mindestens dreiachsige, Rechner-NC-gesteuerte Fräse verwendet, bei der der Fräskopf durch den Dispenser ersetzt ist. As dispenser 4 a minimum three-axis, computer numerically controlled milling machine is used for example in the milling head is replaced by the dispenser. Der Dispenser 4 besteht aus einem Düsenelement mit Materialeingangs- und - ausgangsöffnung(en) 5. An die Materialeingangsöffnung(en) sind ein oder mehrere austauschbare Kartuschen für eine oder mehrere Material-Komponente(n) 3 angeschlossen, wobei die Ma terial-Komponente(n) 3 in das Medium 2 zur Ausbildung dreidi mensionaler Objekte zugegeben werden. The dispenser 4 is composed of a nozzle member with material input, and - exit port (s) 5 to the material inlet opening (s) are one or more replaceable cartridges 3 are connected to one or more material component (s), wherein the Ma material component ( n) 3 was added into the medium 2 to form dreidi dimensional objects. Um die Material komponente(n) 3 kontrolliert durch das Düsenelement in das Medium 2 eintreten zu lassen, kann über die Zuleitungen 7 ge regelt Pressluft oder ein anderes geeignetes, getrocknetes Inertgas (Stickstoff, Argon), je nach dosiertem Material 3 , in die Kartuschen eingeleitet werden. The material component (s) 3 controlled by the nozzle member to let enter into the medium 2 can via the leads 7 ge regulates compressed air or other suitable, dried inert gas (nitrogen, argon), depending on the dose material 3 into the cartridge be initiated. Der Dispenser 4 ist derart oberhalb und innerhalb des Behälters 1 in den drei Richtungen bewegbar, daß das Düsenelement mit seiner Aus gangsöffnung 5 unterhalb der Füllhöhe des Mediums 2 innerhalb des Behälters 1 positionierbar ist. The dispenser 4 is movable in such a way above and within the container 1 in the three directions that the nozzle member with its through opening 5 from below the filling height of the medium 2 can be positioned within the container 1.

Die Ausgangsöffnung 5 ist als einzelne Düse oder als Düsen feld ausgebildet. The outlet opening 5 is formed as a single nozzle or as a nozzle array. Bei kommerziell erhältlichen Düsen für Pressluft betriebene Dispenser-Systeme liegen die kleinsten Innendurchmesser der Ausgangsöffnung 5 bei etwa 150 µm. In commercially available nozzles for compressed air operated dispenser systems, the smallest inner diameter of the outlet opening 5 are about 150 microns.

Eine andere Möglichkeit der Dosierung des Materials 3 - ohne Verwendung von Pressluft, bzw. eines Inertgases - kann durch eine Pumpe als Verbindung zwischen Kartusche und Düsenelement erfolgen, bei der das Material selbst durch die Pumpe von der Kartusche in das Düsenelement gefördert wird. Another possibility for the dosage of material 3 - without the use of compressed air, or an inert gas - may be effected by a pump as a connection between the cartridge and the nozzle member, in which the material itself is conveyed by the pump from the cartridge into the nozzle element.

Eine Abwandlung dieser Möglichkeit sieht vor, die Funktion Pumpe/Ventil/Düse in dem Düsenelement durch eine mechatroni sche Lösung zu integrieren. A variation of this possibility, integrating the function pump / valve / nozzle into the nozzle element by a mechatronic cal solution.

Die Steuerung 6 ist so ausgebildet, daß sie die dreidimensio nale Bewegung des Dispensers 4 , sowie die Abgabe der Materi al-Komponente(n) 3 aus dem Dispenser steuert. The controller 6 is designed to the dreidimensio dimensional movement of the dispenser 4, as well as the delivery of their materials component (s) 3 from the dispenser. Es handelt sich dabei um eine Rechner-NC-Steuerung, die zusätzlich mit einem CAD/CAM- und/oder Bildverarbeitungssystem gekoppelt sein kann. This is a computer numerical control, which may additionally be coupled with a CAD / CAM and / or image processing system.

Das Medium 2 , dh das Plotmedium ist ein flüssiges, thixotropes, gelartiges, pastöses, festes, pulverförmiges, als Granulat vorliegendes Material. The medium 2, that is, the plot medium is a liquid, thixotropic, gel-like, pasty, solid, powdery, present as granulate material. Als Plotmedium kann ein co-reaktives Medium, das mit der oder den Material- Komponente(n) 3 Reaktionen eingeht, z. B. anionische oder ka tionische Polyelektrolyte, Polyelektrolyt-Salzmischungen oder Substanzen mit co-reaktiven funktionellen Gruppen verwendet werden. As plot, a co-reactive medium, which enters the material or component (s) 3 reactions, eg. For example, anionic or ka tionische polyelectrolytes, polyelectrolyte salt mixtures or substances having co-reactive functional groups are used. Alternativ sind im Plotmedium Fällmittel für die Ma terial-Komponente(n) 3 enthalten. Alternatively precipitant for Ma material component (s) are included in the plot medium 3.

Die Material-Komponenten 3 , die von dem Dispenser in das Plotmedium 2 abgegeben werden, sind flüssige, gelartige, pa stöse Materialien. The material components 3, which are released from the dispenser into the plot medium 2, liquid, gel, pa stöse materials. Beispiele für die Material-Komponenten 3 sind bei Raumtemperatur flüssige Oligomere und Polymere, Schmelzen von Oligomeren und Polymeren ("Heißschmelzen"), re aktive Oligomere und Polymere, Monomere, Gele, z. B. Ein- oder Zwei-Komponenten-Silikonkautschuke, Pasten, zum Beispiel ge füllte Oligomere und Polymere mit organischen und anorgani schen Füllstoffen, Plastisole, dh in Weichmacher disper gierte Polymerpulver, Lösungen, Zwei-Komponenten-Systeme mit co-reaktiven Komponenten, z. B. Isocyanate/Alkohole und Dis persionen. Examples of the material components 3 are liquid at room temperature oligomers and polymers melts of oligomers and polymers ("hot melt"), re-active oligomers and polymers, monomers, gels, eg. As one- or two-component silicone rubbers, pastes , for example, GE filled oligomers and polymers with organic fillers and anorgani rule, plastisols, ie in plasticizer polymer disper alloyed powders, solutions, two-component systems with co-reactive components, for. example, isocyanates / alcohols and dispersions Dis.

Das Medium 2 und die Material-Komponente(n) 3 können so ge wählt sein, daß durch Zudosierung der Material-Komponente(n) 3 in das Medium 2 dieses durch die oder mit der/den Material- Komponente(n) 3 gelöst, gebunden, geschmolzen, gehärtet oder verklebt wird. The medium 2 and the material component (s) 3 can be selected so-that by metering the material component (s) 3 dissolved in the medium 2 of this by or with the / the material component (s) 3, bound, melted, cured or adhered. Umgekehrt kann/können die Material- Komponente(n) 3 durch das oder mit dem Medium 2 gelöst, ge bunden, geschmolzen, gehärtet oder verklebt werden. Conversely, / may the material component (s) to be solved by the bonded 3 or with the medium 2, Ge bound, melted, cured or.

Es kann ein Medium 2 gewählt werden mit einer Dichte, die derjenigen der Material-Komponente(n) 3 gleich oder annähernd gleich bzw. etwas kleiner/größer ist, um bei vorspringenden Teilen der zu bildenden Struktur ein Durchbiegen des Aufbaus zu kompensieren. It can be selected, a medium 2 having a density that that of the material component (s) 3 is equal to or approximately equal to or slightly smaller / larger in order to compensate for a bending of the structure at the projecting parts of the structure to be formed. Alternativ kann aufgrund einer thixotropen, gelartigen, pastösen oder pulverförmigen Konsistenz des Medi ums 2 ein Durchbiegen und Positionsveränderungen der zu bil denden Struktur im Plotmedium durch das Medium 2 selbst ver hindert werden. Alternatively, you can prevent ver due to a thixotropic gel, paste or powder consistency of the Medicare killed 2, bending and positional changes to the bil Denden structure in the plot medium by the medium 2 itself.

In jedem Fall führt die Zugabe der Material-Komponente(n) 3 in das Medium 2 unmittelbar zur Ausbildung dreidimensionaler fester Strukturen. In each case, the addition of material component (s) 3 in the medium 2 directly leads to the formation of three-dimensional solid structures. Es sind keine zusätzlichen Hilfsmittel, wie z. B. Bestrahlung erforderlich. There are no additional aids such. As irradiation required.

Es folgt die Beschreibung einer ersten Ausführungsform der Erfindung. There follows a description of a first embodiment of the invention.

Ein pneumatisch betriebener Dispenser 4 des oben beschriebe nen Prinzips ist mit einer Kartusche versehen und weist als Ausgangsöffnung 5 eine Nadel mit einem Innendurchmesser von etwa 250 µm auf. A pneumatically operated dispenser 4 the one described above nen principle is provided with a cartridge and has a needle with an inner diameter of about 250 microns as a starting opening 5. Zur Regulierung des Druckes innerhalb der Kartuschen ist an die Zuleitungen 7 über Schläuche ein Do sierventil angeschlossen. For regulating the pressure within the cartridge to Thu ing valve is connected to the leads 7 via hoses. Dieses reduziert die eingeleitete Druckluft von 7 bar auf den vom Material ( 3 ) abhängigen nöti gen Kartuschendruck. This reduces the compressed air introduced from 7 bar to the material (3) dependent neces cartridge pressure conditions. Zusätzlich kann das Reduzierventil durch die Steuerung 6 vollständig geschlossen werden, um den Do siervorgang zu starten oder zu unterbrechen. In addition, the reducing valve can be completely closed by the controller 6 to start the do siervorgang or interrupt.

Im Betrieb wird der Behälter 1 mit Wasser gefüllt. In operation, the container 1 is filled with water. In die Kartusche des Dispensers 4 wird ein Silikonharz eingefüllt, das mit Wasser aushärtbar ist. In the cartridge of the dispenser 4, a silicone resin is filled, which is curable with water. Im Silikon sind sind Acetoxysilane, die bei der Hydrolyse in Anwesenheit von Wasser eine säurekatalytische Silanol-Polykondensation bewirken, enthalten. Are silicone are acetoxysilanes, the effect acid-catalysed silanol polycondensation during hydrolysis in the presence of water contained.

Über die Steuerung 6 wird das freie Nadelende oberhalb der Plattform 8 an einer Ausgangsposition innerhalb vorbestimmter Abmessungen des zu bildenden dreidimensionalen Objekts, die durch ein Computermodell des Objekts vorgegeben sind, positioniert. Via the controller 6, the free end of the needle is above the platform 8, positioned at an initial position within predetermined dimensions of the three-dimensional object which are determined by a computer model of the object. Dann wird das Silikon den vorbestimmten Abmessungen entsprechend bei einem Arbeitsdruck von etwa 0,8 bar und bei Raumtemperatur auf die Plattform 8 zur Ausbildung einer ersten Schicht des dreidimensionalen Objektes aufgebracht. The silicone is then applied to predetermined dimensions corresponding to an operating pressure of about 0.8 bar and at room temperature on the platform 8 to form the first layer of the three-dimensional object. Die Nadel des Dispensers wird parallel zur Plattform durch die Steuerung 6 derart bewegt, daß eine Verfahrgeschwindigkeit in XY-Richtung von etwa 11 bis 12 m/h eingestellt wird. The needle of the dispenser is parallel to the platform by the controller 6 moves so that a traverse in the XY direction by about 11 to 12 m / h is set. Das Silikon härtet dabei unmittelbar nach der Zugabe in das Wasser aus. The silicone thus cures immediately after the addition of the water.

Die Zugabe des Materials 3 auf die Plattform 8 in das Medium 2 erfolgt entweder portionsweise an einzelnen Punkten zur Ausbildung von Mikrodots (Mikro-Tropfen) oder kontinuierlich zur Ausbildung von Mikrosträngen bei gelartigen oder pastösen Materialen 3 und als Mikrostrahl bei flüssigen Materialien 3 . The addition of material 3 onto the platform 8 occurs in the medium 2 either in portions at individual points to form microdots (micro-drops) or continuously in the formation of micro cords for gel or paste-like materials 3 and a micro beam at liquid materials. 3

Nach Fertigstellung der ersten Schicht des dreidimensionalen Objekts wird die Dispensernadel durch Verändern der Position des Dispensers 4 in der in Fig. 1 gezeigten Z-Richtung oberhalb der ersten Schicht positioniert. After completion of the first layer of the three-dimensional object, the dispenser needle is positioned by changing the position of the dispenser 4 in the Z-direction shown in Fig. 1 above the first layer. Durch eine gesteuerte Bewegung des Dispenserkopfes und eine gesteuerte Zugabe von Silikon wird die zweite Schicht des dreidimensionalen Objektes ausgebildet. By a controlled movement of the dispenser head and a controlled addition of silicon, the second layer of the three-dimensional object is formed. Diese Schritte werden wiederholt, so daß durch sukzessives Ausbilden von Schichten das dreidimensionale Objekt entsteht. These steps are repeated so that arises by successively forming layers of the three-dimensional object. Bei der Dosierung von Mikrosträngen muß der Strang zwischen den einzelnen Schichten nicht unbedingt getrennt werden. When dosing micro, the strand between the individual layers need not necessarily be separated. Dies ermöglicht den Aufbau des 3D-Objektes aus einem einzigen Mikrostrang. This allows the construction of the 3D object from a single micro strand.

Auf diese Weise können zum Beispiel gerüstartige dreidimen sionale Objekte hergestellt werden, indem innerhalb der er sten Schicht parallel zueinander verlaufende Stränge in einer ersten Richtung ausgebildet werden. In this way, for example, frame-like three-dimen sional objects can be prepared by reacting within which he most layer parallel forming strands in a first direction. Zwischen den Strängen einer Ebene kann dabei ein Zwischenraum vorhanden sein. May be present between the strands of one plane gap. Dann werden bei der Ausbildung der zweiten Schicht zueinander parallele Stränge in einer zweiten Richtung ausgebildet. Then, in the formation of the second layer parallel strands in a second direction are formed. Durch Wiederholen dieser Schritte wird schließlich ein Gerüst aus Schichten von Strängen aufgebaut. By repeating these steps, a structure composed of layers of strands is then constructed.

Mikrodots können nebeneinander, aufeinander oder auf Lücke ausgebildet werden. Microdots can coexist, are formed another or with gaps. Ein spiralförmiges Abscheiden von Mikrodots oder Mikrosträngen führt zur Ausbildung von Röhren, deren Größe im Millimeter- bis Zentimeterbereich liegt, mit einem Innendurchmesser von etwa mindestens 100 µm. Spiral deposition of microdots or micro cords leading to the formation of tubes whose size is in the millimeter to centimeter range, with an inner diameter of at least about 100 microns.

Werden dreidimensionale Objekte mit großen Vorsprüngen oder Einschnitten gebildet, kann es aufgrund der Schwerkraft zu einer Verbiegung des Objektes in Wasser kommen. Are three-dimensional objects with large protrusions or indentations formed, it may come in water by gravity to distortion of the object. Zur Vermei dung dieses Problems wird die Thixotropie des Silikons angepaßt, zum Beispiel durch Verflüssigen des Silikons während des Herstellungsprozesses durch Rühren, Schütteln oder Vibrationen oder durch Kontrolle der Silikon-Thixotropie mittels organischer und anorganischer Nanofüllstoffe. For abatement this problem, the thixotropy of the silicone is adjusted, for example, by liquefying the silicon during the manufacturing process by stirring, shaking or vibration, or by controlling the silicone thixotropy using organic and inorganic nanofillers. Alternativ wird anstelle von Wasser ein Medium mit einer Dichte gleicher oder ähnlicher, dh etwas kleiner/größer als derjenigen des Silikons verwendet. Alternatively, instead of water, a medium having a density equal or similar, that is somewhat smaller / greater than that of the silicone. Als Folge werden Kräfte, die an Vorsprüngen des dreidimensionalen Objektes aufgrund der Schwerkraft wirken, durch den Auftrieb kompensiert. Consequently, forces that act on projections of three-dimensional object due to gravity, compensated by the buoyancy. Eine andere Möglichkeit, Verbiegungen des dreidimensionalen Objektes zu verhindern, ist die Verwendung von thixotropen oder thermoreversiblen Gelen anstelle des Wassers, wie beispielsweise technische Gelatine, bei denen dann der Materialfluß des dosierten Materials vernachlässigbar ist. Another way to prevent bending of the three-dimensional object, is the use of thixotropic or thermoreversible gels in place of the water, such as technical gelatin, in which then the material flow of the metered material is negligible.

In einer Modifikation des oben beschriebenen Verfahrens wird das Silikon während des Plottens durch andere Harze, bei spielsweise durch Austauschen der Kartuschen ersetzt. In a modification of the method described above, the silicone is replaced during plotting by other resins in example by replacing the cartridge. Damit ergibt sich die Möglichkeit der Veränderung von Materialeigenschaften und Farben innerhalb des dreidimensionalen Ob jekts. This results in the possibility of change of material properties and colors within the three-dimensional Whether ject. Beispielsweise können auf diese Weise Gerüste aus ei nem Material ausgebildet werden, in die dichtere Schichten eines anderen Materials eingebaut sind. For example, in this way scaffolds made of egg nem material can be formed, are built into the denser layers of another material.

In einer zweiten Ausführungsform wird ein Dispenser 4 verwen det, der als Ausgangsöffnung 5 eine beheizbare Nadel auf weist. In a second embodiment, a dispenser 4 is verwen det, which has a heatable needle as outlet opening 5. Als Material wird in einer Kartusche am Dispenser 4 ein Plastisol, dh ein in einem oder mehreren Weichmachern dispergiertes Polymerpulver vorgesehen. As the material is in a cartridge on the dispenser 4, a plastisol, that is dispersed in one or more plasticizers polymer powder is provided. Im Behälter 1 ist Wasser vorgesehen. In the container 1 water is provided. Das Plastisol wird unmittelbar vor der Ab gabe in das Wasser innerhalb der beheizten Nadel geliert. The plastisol is task in the water within the heated needle gelled immediately before the Ab. Im Wasser wird das Plastisol abgekühlt und dadurch verfestigt. In the water, the plastisol is cooled and solidified thereby. Zusätzlich kann das Plastisol auch in einem Ofen nachgeliert werden, um die strukturellen Eigenschaften des dreidimensio nalen Objekts zu verbessern. In addition, the plastisol may be gelled later in an oven to improve the structural properties of dreidimensio dimensional object.

Ein anderes Beispiel sind PU-Präpolymere mit Isocyanat- und Hydroxygruppen. Another example is PU prepolymers with isocyanate and hydroxyl groups. Diese befinden sich bei Raumtemperatur oder leicht abgekühlt in der Kartusche 4 und werden durch Erwärmen in der beheizten Nadel der Ausgangsöffnung 5 geliert. These are located at room temperature or slightly chilled in the cartridge 4 and gelled by heating in the heated needle of the outlet opening 5.

Denkbar sind hier auch andere chemische Reaktionen, die zu einer Verfestigung/Gelierung führen und sich durch einen kur zen thermischen Impuls starten lassen. These measures may include other chemical reactions that lead to a hardening / gelling and can be started by a health zen thermal pulse.

In der dritten Ausführungsform wird ein co-reaktives System aus mehreren Materialien verwendet. In the third embodiment, a co-reactive system from a plurality of materials is used. Der Dispenser 4 ist mit einer Kartusche und an der Ausgangsöffnung 5 mit einer Nadel versehen. The dispenser 4 is provided with a cartridge and at the outlet opening 5 with a needle. In der Kartusche wird ein Polyurethan mit funktionellen Isocyanatgruppen vorgelegt. The cartridge is a polyurethane is presented with isocyanate functional groups. Der Behälter 1 ist mit Wasser oder einer wässrigen Aminlösung gefüllt. The container 1 is filled with water or an aqueous amine solution. Bei der Zugabe des Polyurethans kommt es zur Reaktion mit dem Wasser oder mit der wässrigen Aminlösung und zur Aushärtung des co reaktiven Systems. With the addition of the polyurethane there is a reaction with the water or with the aqueous amine solution and curing of the co-reactive system.

In einer Modifikation dieser Ausführungsform ist der Dispen ser 4 mit zwei Kartuschen versehen. In a modification of this embodiment, the dispen ser 4 is provided with two cartridges. In der einen Kartusche ist ein reaktives Harz und in der anderen Kartusche ist eine Komponente zum Aushärten des reaktiven Harzes enthalten. In the one cartridge is a reactive resin and in the other cartridge is a component for curing the reactive resin. Un ter Verwenden von Mischdüsen werden die in den Kartuschen vorgelegten Substanzen unter Ausschluß von Luft vor oder wäh rend der Zugabe in ein Plotmedium, wie beispielsweise Wasser gemischt. Un ter use of mixing nozzles, the substances referred to in the cartridges in the absence of air before or currency rend the addition into a plot medium, such as water are mixed. Das reaktive Harz und die Komponente zum Aushärten reagieren miteinander unter Ausbildung von festen dreidimen sionalen Strukturen. The reactive resin and the component for curing react together to form strong three-dimen sional structures.

Alternativ können in der oben dargelegten Weise co-reaktive Systeme verwendet werden, die durch Grenzflächen- Polykondensationsreaktionen oder durch Polyelektrolyt- Komplexbildung zur Ausbildung fester dreidimensionaler Struk turen führen. Alternatively, co-reactive systems can be used in the manner described above, the lead by interfacial polycondensation reactions or by polyelectrolyte complex formation for forming solid three-dimensional struc- tures.

In einer weiteren Ausführungsform ist in den Behälter 1 ein Medium 2 gefüllt, das mit dem Material 3 derart reagiert, daß nach Entfernung unreagierter Material-Komponenten 3 im Zen trum des Stranges Mikroröhren, bzw. -hohlräume gebildet wer den. In another embodiment, a medium 2 is filled into the container 1, which reacts with the material 3 such that 3 is formed after removal of unreacted material components in the Zen center of the strand microtubes, or who the -hohlräume. Diese Hohlräume wiederum können eine 3D-Struktur aufbau en. These cavities can turn a 3D structure building s. Beispiel hierfür sind Grenzflächenpolymerisatioen (Disäu rechloride als Material 3 , Diamine als Medium 2 ). Examples are Boundary polymerisations (Disäu chlorides as material 3, diamines as medium 2). Weitere Varianten sind Polyelektrolytkomplexe (z. B. Na- Alginatlösungen als Material 3 und eine Lösung von protoniertem Chitosan als Medium 2 ). Other variants are polyelectrolyte complexes (eg., Na alginate solutions as material 3 and a solution of protonated chitosan as medium 2). Durch eine parallele Ausrichtung der dosierten Stränge lassen sich Mikroröhrenbündel herstel len. By parallel alignment of the metered strands micro tube bundles can herstel sources.

In einer Ausführungsform sind in den verwendeten Materialien organische und anorganische Füllstoffe enthalten, um dreidi mensionale Objekte bestehend aus Multiphasen-Polymeren und Verbundwerkstoffen herzustellen. In one embodiment, organic and inorganic fillers are included in the materials used to produce dreidi dimensional objects consisting of multiphase polymers and composite materials. Beispielsweise kann ein ge füllter wärmeaushärtbarer Kunststoff oder eine Heißschmelze eines Nanoverbundmaterials aus dem Dispenser 4 durch eine be heizte Nadel zu Wasser als Plotmedium zugegeben werden. For example, a ge-filled heat-exchangeable plastic or a hot melt of a nanocomposite material from the dispenser 4 by a heated needle be be added to water as plot.

Um eine höhere Auflösung, bessere Toleranzen und schnellere Bildungsprozesse zu erreichen, können alternativ auch Mikro dispenser mit separat ansteuerbaren Vielfachdüsen verwendet werden. To achieve a higher resolution, better tolerances and more rapid formation processes, including micro-dispenser can be used with separately controllable multi-nozzle alternative.

In einer Weiterbildung der ersten Ausführungsform ist in dem vom Dispenser 4 abgegebenen Material 3 ein pharmazeutisch ak tiver Stoff enthalten (z. B. Fibronectin oder Wachstumsfakto ren). In a refinement of the first embodiment is released by the dispenser 4 material 3 a pharmaceutically ak tive material included (z. B. fibronectin or Wachstumsfakto ren). Da während des Verfahrens nicht unbedingt hohe Tempera turen benötigt werden, kann der Prozeß z. B. bei Raumtempera tur stattfinden. Since not high tempera tures are needed during the procedure, the process z. B. can take place at room tempera ture. Dann werden pharmazeutisch aktive Stoffe nicht zersetzt oder deaktiviert und sind in dem dreidimensio nalen Objekt in ihrer aktiven Form enthalten. Then pharmaceutically active substances are not decomposed or deactivated and are in the dreidimensio dimensional object in its active form included. Das Objekt kann daher beispielsweise als Implantat verwendet werden, um im Körper das Zellwachstum um das Implantat herum zu fördern. The object can thus be used for example as an implant to promote cell growth around the body to the implant. Auch eine direkte Verarbeitung einer Suspension lebender menschlicher Zellen ist hier möglich. Direct processing of a suspension of living human cells is possible. Gitterstrukturen wie in Ausführung 1 beschrieben, gewährleisten dabei die anschlie ßende Versorgung der Zellen mit Nährmedium (in vitro) oder Blut (in vitro). Lattice structures described in Embodiment 1, thus ensuring the subsequent sequent supply the cells with culture medium (in vitro) or blood (in vitro). Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung kann für diesen Zweck sterilisiert werden (UV-Licht, Ethylenoxid, Platzierung des Vorgangs in einem Reinraum). The arrangement shown in Fig. 1 can be sterilized for this purpose (UV light, ethylene oxide, locating the process in a clean room).

Als Träger-Material 3 für die lebenden Zellen kommen dabei Gelatinelösungen, Kollagenlösungen, Na-Alginatlösungen, Albu minlösungen in Frage. As a carrier material 3 for the living cells thereby Gelatine solution, collagen solutions, Na-alginate, Albu minlösungen in question.

In einer siebten Ausführungsform ist die Ausgangsöffnung 5 des Dispensers als zweidimensionales Düsenfeld mit jeweils einzeln ansteuerbaren, individuell beheizbaren Düsen ausge bildet. In a seventh embodiment, the exit opening 5 of the dispenser is provided as a two-dimensional nozzle array with individually controllable, individually heatable nozzles are formed. Dies vereinfacht die schichtweise Ausbildung eines dreidimensionalen Objekts dadurch, daß der Dispenser bei Ver wendung einer Düsenreihe zur Ausbildung einer Schicht nur in x-Richtung und nicht in y-Richtung bewegt wird. This simplifies the layers forming a three-dimensional object, characterized in that the dispenser at Ver use a nozzle row is moved to form a layer only in the x-direction and not in the y direction. Ferner ermög licht die Verwendung eines Düsenfeldes, daß ein Objekt durch Bewegen des Dispensers nur in der z-Richtung ausgebildet wer den kann. Also made it light using a nozzle array that an object formed by moving the dispenser only in the z-direction to those who can.

Um Medium 2 und/oder Material 3 in einem definierten Zustand zu halten oder beim Plottvorgang gezielt eine thermisch indu zierte Reaktion hervorzurufen, kann das Heizen oder Kühlen der Kartusche und Zuleitung für Material 3 , des Bades/Bauraums mit Plotmedium 2 oder der Düse(n)separat oder in Kombination vorgenommen werden. For medium 2 and / or to keep material 3 in a defined state or in a plotting process to selectively produce a thermally indu ed reaction, the heating or cooling of the cartridge and pipe for material 3, the bath / building with plot medium 2 or the nozzle (s ) be made separately or in combination.

Als Material werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren bevor zugt Oligourethane verwendet, weil die entstehenden Mi krostrukturen, wie auch die Zusammensetzungen der Polyuretha ne auf einfache Weise variiert werden können, um mechanische Eigenschaften des entstehenden dreidimensionalen Objektes zu steuern, das so beispielsweise gummiartig oder sehr starr ausgebildet werden kann. As the material given to oligourethanes are in the process of the invention before use, because the resulting Wed microstructures, as well as the compositions of the Polyuretha ne can be easily varied to control mechanical properties of the resulting three-dimensional object formed as, for example, rubber or very rigidly can be. Oligourethane können als co- reaktives System, wie in der dritten Ausführungsform be schrieben, oder als Heißschmelze analog zur zweiten Ausfüh rungsform eingesetzt werden. Oligourethanes can be used as co-reactive system, can be used analogously as a hot melt to the second Ausfüh approximate shape as described in the third embodiment, BE, or.

Die Erfindung ermöglicht das Ausbilden einer Vielzahl von dreidimensionalen Strukturen mit verschiedenen Materialkombi nationen. The invention allows forming a plurality of three-dimensional structures having different material combi nations. Durch die Verwendung eines oder mehrerer Monomere als Plotmedium kann zum Beispiel eine Faserstruktur und/oder eine Gerüststruktur eines anderen Materials in einer Matrix des Monomers oder der Monomere eingebaut werden und an schließend das oder die Monomere polymerisiert werden. By the use of one or more monomers as the plot medium, for example, a fibrous structure and / or a framework structure of another material in a matrix of the monomer or monomers are incorporated and the monomer or monomers are polymerized to closing.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen kann derzeit eine maximale Auflösung einer Mikrodot- oder Mikrostrangabschei dung mit kommerziell erhältlichen Dispensern von etwa 100 bis 200 µm erreicht werden, bestimmt durch den Innendurchmesser der Düse, den Arbeitsdruck, der Verfahrgeschwindigkeit der Düse(n) und insbesondere durch die rheologischen Eigenschaf ten des verwendeten Materials. In the embodiments described above, currently a maximum resolution of a Mikrodot- or Mikrostrangabschei tion can be achieved with commercially available dispensers of about 100 to 200 .mu.m, determined by the inner diameter of the nozzle, the working pressure, the travel speed of the nozzle (s) and in particular by the rheological char acteristics of the material used.

Die Mikrodot-Dosierung kann auf Lücke, auf Deckung oder spi ralförmig erfolgen. The Microdot metering may take place gaps, with coincidence or spi ralförmig. Mikrostränge können mit einem kontinuier lichen Materialfluß, als individuelle Stränge, als End losstränge, spiralförmig gewunden oder der Freiform angepaßt dosiert werden. Micro strands can be dosed matched with a continuous flow of material union, as individual strands, losstränge as an end, spiral wound, or free-form. Zudem können flüssige Material-Komponenten als Mikrostrahl in das Plotmedium zugegeben werden. In addition, liquid material components may be added as a micro-beam in the plot medium. Eine an dere Möglichkeit der Dosierung besteht in einer sogenannten Coextrusion, dh in der Dosierung eines Strangs mit einem Kern und einer Schale (Kern/Schale-Strang). A particular possibility is to dose in a so-called co-extrusion, ie in the dosage of a strand with a core and a shell (core / shell strand).

Rheologische Eigenschaften (Fließeigenschaften) können beein flußt werden, wenn ein ausreichender Materialfluß und vor zugsweise eine hohe Thixotropie, dh das schnelle Ansteigen der Viskosität mit abnehmenden Scherraten erreicht werden soll. Rheological properties (flow properties) can be influenced site when adequate material, and preferably before a high thixotropy, that is the rapid increase in viscosity is to be achieved with decreasing shear rates. Ein kontrollierter Fluß nach der Zugabe des Materials ist erforderlich, um glatte Oberflächen zu erhalten, ohne den Zusammenbruch oder Verzug der 3D-Struktur zu verursachen. A controlled flow after the addition of material is necessary in order to obtain smooth surfaces without causing the collapse or distortion of the 3D structure. Zum Beispiel können selbstordnende oder segmentierte Oligomere benutzt werden, um die Rheologie zu steuern. For example, self-assembling or segmented oligomers can be used to control the rheology. Für größere dreidimensionale Objekte können größere flache Düsen oder Mehrfachdüsen benutzt werden, und der Fluß kann nach der Zu gabe zum Beispiel durch eine entsprechende Wahl des Plotmedi ums angeglichen werden, um glatte Oberflächen zu erhalten. For larger three-dimensional objects, larger flat nozzles or multiple nozzles can be used, and the flow can be adjusted to task, for example, by an appropriate choice of Plotmedi killed after to obtain smooth surfaces. Um die Thixotropie zu steuern, ermöglicht die Verwendung von selbstordnenden Nanofüllstoffen die Ausbildung von Netzstruk turen, die auf Scherkräfte reagieren. In order to control thixotropy, the use of self-regulating nanofillers the training of network struc- tures that respond to shear forces.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert keine thermische oder chemische Nachbehandlung des gebildeten dreidimensiona len Objekts. The inventive method requires no thermal or chemical treatment of dreidimensiona len object formed. Bei der Wahl entsprechender Materialien müssen auch während des Verfahrens keine hohen Temperaturen einge stellt werden. In the selection of appropriate materials must be during the process no high temperatures is introduced. Dies ermöglicht die Verwendung temperaturemp findlicher, biologisch oder pharmazeutisch aktiver Materiali en entweder als Zusatz, wie beispielsweise Proteine, Wachs tumsfaktoren und lebende Zellen, aber auch als Matrixmateri al. This allows the use temperaturemp sitive, biologically or pharmaceutically active Materiali s either as an additive, such as proteins, wax tumsfaktoren and living cells, but also as Matrixmateri al. wie beispielsweise Hyaluronsäure, Gelatine, Collagen, Al ginsäure und Ihre Salze, Chitosan und seine Salze. such as hyaluronic acid, gelatin, collagen, Al ginsäure and your salts, chitosan and its salts. So können erstmalig in einem Schritt biokompatible und bioabbaubare Träger hergestellt werden, die eine definierte, frei wählbare Form aufweisen und thermisch und toxikologisch hochsensible Stoffe oder Strukturen beinhalten. So the first time biocompatible and biodegradable carrier in one step are made, which have a defined, arbitrary shape and thermally and toxicologically highly sensitive materials or structures include. Derartige Träger sind für den Bereich des Tissue Engineering von großer Bedeutung. Such carriers are in the field of tissue engineering is of great importance. Be sonders die neuartige Möglichkeit des Plottens eines oder mehrerer Zelltypen (mittels mehrerer Behälter 4 und mehrer Düsen 5 ) an räumlich genau definierten Stellen in einer genau einstellbaren dreidimensionalen Struktur, die auch Poren für Nährstoffversorgung und Entsorgung von Stoffwechselprodukten zuläßt, ist wichtig. Be especially the novel possibility of plotting one or more cell types (using multiple containers 4 and several nozzles 5) at spatially precisely defined points in a precisely adjustable three-dimensional structure that allows even pores for nutrient supply and removal of metabolic products is important. Organe von Säugetieren bestehen aus ei nem Stützgewebe (z. B. Collagen) und höchst unterschiedlichen Typen von Zellen, die verschiedenste Funktionen wahrnehmen (z. B. Leberzellen). Organs of mammals consist of egg nem supporting tissue (eg., Collagen) and very different types of cells that perform a variety of functions (eg. As liver cells). Eine gleichzeitige in-vitro-Zucht ver schiedener Zelltypen bereitet große Schwierigkeiten, wegen unterschiedlicher Wachstumsgeschwindigkeiten und Wachstumsbe dingungen. A simultaneous in vitro breeding ver different cell types is very difficult, conditions due to different growth rates and Wachstumsbe. Ihre gleichzeitige Strukturierung zu Organen ist bisher nur für einfache Organe (z. B. die Haut) geglückt. Their simultaneous structuring into organs is only available for single organs (for example, as the skin) succeeded. Da gegen kann eine derartig-komplexe Struktur mittels der hier vorgestellten Erfindung realisiert werden. As against such a can-complex structure by means of the invention presented here can be realized.

Als Beispiel kann hier für Medium 2 eine wässrige Lösung von Calciumionen, Thrombin und Gelatine (zur Viskostiätserhöhung) dienen; As an example, here are 2 for medium, an aqueous solution of calcium ions, thrombin and gelatine (to increase viscosity); Material 3 ist dann eine wässrige Lösung von humanem Fibrinogen, Natriumalginat und lebenden Zellen. Material 3 is then an aqueous solution of human fibrinogen, sodium alginate and living cells.

Zwei Mechanismen führen dann zur Gelierung: a) die Komplex bildung des Alginats zum unlöslichen Calciumalginat und b) die Gelierung des Fibrinogens zum Fibrin. Two mechanisms then lead to gelation: a) the complex formation of alginate to form insoluble calcium alginate and b) the gelation of fibrinogen to fibrin.

Auch hier kann durch Zusatz von anorganischen oder organi schen Füllstoffen sowohl die Verarbeitbarkeit des Materials 3 eingestellt werden, als aber auch eine Verbesserung der me chanischen Eigenschaften des fertigen dreidimensionalen Ob jektes erzielt werden. Again, both the workability of the material 3 are set, but also an improvement of the mechanical properties of the final three-dimensional me whether ject be achieved by the addition of inorganic or organic fillers rule.

Als Beispiel kann hier der Zusatz von pulverförmigem Hydroxy lapatit (Hauptmineral des Säugetierknochens) dienen. As an example can serve lapatit (main mineral of mammal bone) Here, the addition of powdered hydroxy. So kann in Verbindung mit lebenden Knochenzellen ein dreidimensiona les Objekt hergestellt werden, welches zur Behebung von Kno chendefekten dienen kann. Thus, in connection with living bone cells dreidimensiona object les are produced, which can serve to eliminate bone chendefekten.

Ebenso können weitere Anwendungen der Erfindung im Bereich der Freisetzung von Wirkstoffen liegen. Similarly, other applications of the invention may be in the range of the release of active ingredients. Die Erfindung ermög licht z. B. die Herstellung von genau an den Patienten ange paßten Wirkstoffträgern; The invention has made light such as producing exactly to the patient being watched drug carriers. dies kann z. B. zur langsamen Frei setzung eines Wirkstoffs - der Wirkstoff befindet sich dabei im Material 3 selbst und nicht auf der Oberfläche - im Gehirn dienen, indem ein dreidimensionales Objekt der Hinrinde ange paßt aufgelegt wird und der Wirkstoff direkt im Gehirn frei gesetzt wird und nicht die Blut-Hirnschranke überwinden muß. This can, for example, to slow things tion of a drug -. the drug is doing in the material 3 itself and not on the surface - serve in the brain by a three-dimensional object Hinrinde be fitted is placed and the drug free set directly in the brain and will not have to cross the blood-brain barrier. Dies ist für die postoperative Behandlung von Hirntumorpati enten von Bedeutung. This is for the postoperative treatment of Hirntumorpati ducks significant.

Die Erfindung führt weiterhin zu dem Vorteil, daß sowohl für medizinische Anwendungen als auch für die Herstellung von Prototypen in der Industrie und in der Wissenschaft dreidi mensionale Objekte individuell herstellbar sind. The invention furthermore leads to the advantage that can be produced individually for both medical applications and for the production of prototypes in the industry and in academia dreidi dimensional objects.

Zudem können kleinste Strukturen ausgebildet werden, da die erreichte strukturelle Auflösung im Bereich von 150 dpi (170 µm) liegt und auf einfache Weise variierbar ist, in Ab hängigkeit vom Innendurchmesser der verwendeten Düse(n), des Arbeitsdrucks bei der Zugabe, der Zugabegeschwindigkeit des Materials 3 , der Verfahrgeschwindigkeit der Düse(n), der Rheologie von Plotmedium und Material und der übrigen Mate rialeigenschaften. In addition, the smallest structures can be formed, since the structural resolution achieved in the range of 150 dpi (170 microns), and can be varied in a simple way in from dependence on the internal diameter of the nozzle (s) used, the working pressure in the addition, the rate of addition of material 3, the traverse speed of the nozzle (s), the rheology of plot medium and material and other mate rial properties.

Ferner kann bei Verwendung von Mehrfachdüsen, die als Feld oder Matrix angeordnet sind, eine Auflösung von 600 dpi oder mehr erreicht werden. In addition, a resolution of 600 dpi or more can be achieved using multiple nozzles are arranged as an array or matrix.

Die Mehrfachdüsen sind hierbei als mikromechanisches System aufgebaut, bei dem die einzelnen Düsen ventilgesteuert sind (die Düsen-, bzw. Ausgangsöffnungen sind Feld- oder Matrix förmig auf einer gemeinsamen Düsenplatte angeordnet)und an ihrer bestimmten Feld- oder Matrixposition jeweils eine Aus gangsöffnung zu einer gemeinsamen Düsenkammer darstellen, die unter geregeltem Druck mit dem Material 3 versorgt wird, ver gleichbar mit dem "Common Rail" Prinzip aus der Dieselein spritztechnik). The multiple nozzles are in this case constructed as a micro mechanical system, in which the individual nozzles are controlled by valves (the nozzles or outlet openings are field or in matrix form on a common nozzle plate disposed) and its specific field or matrix position each from hole to a represent common nozzle chamber is supplied under pressure controlled with the material 3, ver comparable with the "common rail" principle from the injection technology Dieselein).

Das Ausbilden dreidimensionaler Objekte in flüssigen Medien, deren Dichten gleich oder ähnlich, dh etwas kleiner/größer der Dichte des zugegebenen Materials sind und so zur Auf triebskompensation des Materials 3 dienen, oder das Zugeben in thixotrope oder gelförmige Medien, um den Materialfluß des dosierten Materials 3 in dem Medium 2 auf ein Minimum zu re duzieren, ermöglicht es, bei der Ausbildung dreidimensionaler Objekte, die Vorsprünge, Hinterschneidungen und/oder Hohlräu me aufweisen, ohne Stützstrukturen zu arbeiten. The formation of three-dimensional objects in liquid media whose density / are identical or similar, that is somewhat smaller larger the density of the added material and so on to drive compensation of material 3 are used, or addition to thixotropic or gel media to the material flow of the metered material 3 in the medium 2 to re duce to a minimum, makes it possible to have in the formation of three-dimensional objects, the projections, undercuts and / or Hohlräu me to work without supporting structures.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß eine Vielzahl von reaktiven und nicht-reaktiven Materialien verwendet werden kann. A further advantage of the inventive method is that a variety of reactive and non-reactive materials may be used. Zum Beispiel können co reaktive Systeme und Heißschmelzen mit einer im Vergleich zu üblichen Polymerschmelzen niedrigeren Viskosität eingesetzt werden. For example CO, reactive systems, and hot melts are used at a lower as compared to conventional polymer melt viscosity.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich nicht nur für biomedizinische Anwen dung, sondern auch für die bürotaugliche "Desktop"-Erstellung von dreidimensionalen Objekten und zum Rapid-Prototyping. The apparatus and method of the invention are suitable not only for biomedical The application, but also for the office grade "Desktop" -Creation of three-dimensional objects, and for rapid prototyping.