På udkig efter de bedste 3D-printmaterialer

TU Wien forsker i 3D-printteknologi med høj præcision. Nu, en ny metode gør det muligt for forskere at lede efter egnede materialer med større præcision end nogensinde.

Hvordan er det muligt at bygge en model af Stefanskatedralen på størrelse med en støvpartikel? Godt, ved hjælp af TU Wiens moderne 3D-printteknologi, dette er ikke længere et problem. Ufatteligt fine strukturer i størrelsesordener langt under et mikrometer kan nu oprettes ved hjælp af deres 3D-printer.

Imidlertid, denne proces kræver det, der er kendt som "initiatormolekyler, "som har meget specifikke fysiske egenskaber. Ved hjælp af en ny analysemetode, udviklet ved Institute of Applied Physics ved TU Wien, det er nu muligt at undersøge disse molekyler nærmere og hurtigere end tidligere var muligt og dermed identificere hvilke materialer, der tillader teknologien at fungere bedst. Detaljer om denne teknologi blev for nylig offentliggjort i fysikbladet Anvendt fysik bogstaver .

Harpiks hærdet af laserstråle

Det hele starter med en væske:udgangsmaterialet til 3D-print er en harpiks, som hærdes på bestemte meget specifikke punkter ved hjælp af en laserstråle. For at dette kan ske, en kemisk kædereaktion skal sættes i gang. Specielle initiatormolekyler aktiveres, når de absorberer fotoner fra laserstrålen, i sidste ende får harpiksen til at hærde.

"For at opnå en så høj opløsning som muligt, det er vigtigt, at initiatormolekylerne ikke aktiveres af en enkelt foton, men snarere kun aktiveres, når de absorberer to fotoner på samme tid, "forklarer prof. Wolfgang Husinsky fra Institute of Applied Physics ved TU Wien." Denne tofotonproces kan kun forekomme med den nødvendige sandsynlighed, hvor laserlyset er stærkest, dvs. nøjagtigt i midten af ​​laserstrålen. "

Som sådan, de ideelle initiatormolekyler er dem, der påvirkes så lidt som muligt af en enkelt foton, men har stor sandsynlighed for at kunne absorbere to fotoner på samme tid. Da disse molekyler kun aktiveres i midten af ​​laserstrålen, dette giver en høj grad af kontrol over de punkter, hvor harpiksen skal hærdes, muliggør produktion af 3D-objekter med utroligt fine detaljer.

Det hele afhænger af bølgelængden

En ting, der ofte er blevet forsømt indtil nu, er, at mange materialer kunne lave egnede initiatormolekyler, selvom det kun er ved brug af en laserstråle med en bølgelængde, der er nøjagtigt tilpasset materialet. Indtil nu, dette var utroligt svært at undersøge. "Du var nødt til at udføre det samme eksperiment igen og igen med forskellige laserbølgelængder, og du skulle hver gang kalibrere det eksperiment, der blev oprettet fra bunden af; i praksis, det er næsten umuligt, "siger Aliasghar Ajami, publikationens hovedforfatter.

Så, Aliasghar Ajami udtænkte en helt ny metode, som brugte ultrakorte laserpulser med en varighed på et par femtosekunder. "Med disse pulser så korte som disse, bølgelængden er ikke længere strengt defineret, så laserstrålen ikke længere har en unik farve, den er snarere sammensat af mange forskellige bølgelængder, "forklarer Ajami. Prismer bruges derefter til at sprede lyset fra disse laserpulser. Strålen opdeles i et todimensionalt 'ark' lys, der har forskellige bølgelængder oven på dem nedenfor." Hvis du flytter prøven gennem denne laser lys på en passende måde, du kan analysere, hvordan molekylerne reagerer på forskellige bølgelængder i en enkelt måling, "forklarer Wolfgang Husinsky." Vi er således i stand til at skabe et fuldt to-foton absorptionsspektrum i et enkelt arbejdstrin. "