Hurtigste højpræcisions 3D-printer

3D-printere, der arbejder i millimeterområdet og større, bruges i stigende grad i industrielle produktionsprocesser. Mange applikationer, imidlertid, kræver præcis udskrivning på mikrometerskalaen ved en langt højere hastighed. Forskere fra Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har nu udviklet et system til at printe meget præcist, centimeterstore objekter med submikrometerdetaljer med en hidtil uovertruffen hastighed. Dette system er præsenteret i et særnummer af Avancerede funktionelle materialer .

For at demonstrere ikke kun hastigheden, men også pålideligheden af ​​deres opsætning, forskerne har printet en gitterstruktur på 60 kubikmillimeter i størrelse med detaljer ned til mikrometerskalaen. Den indeholder mere end 300 milliarder voxels (en voxel er 3-D-modstykket til en pixel eller 2-D-billedelement). "Vi har langt bedre end rekorden opnået af 3-D-printede flyvinger. Dette er en ny verdensrekord, siger professor Martin Wegener, Talsmand for Cluster of Excellence "3-D Matter Made to Order" (3DMM2O), hvori systemet er udviklet.

Til denne type 3D-print, laserstrålen passerer en flydende fotoresist på en computerstyret måde. Materialet, der er placeret i laserens fokus, blotlægges og hærdes. "Brændpunkterne svarer til dyserne på en inkjetprinter, den eneste forskel er, at de arbejder tredimensionelt, "Vincent Hahn, første forfatter til publikationen, siger. På denne måde meget præcise filigranstrukturer kan fremstilles til forskellige applikationer, såsom optik og fotonik, materialevidenskab, bioingeniør, eller sikkerhedsteknik.

Typisk, flere hundrede tusinde voxels i sekundet er blevet produceret med en enkelt laserlysplet indtil videre. Det betyder, at den var næsten hundrede gange langsommere end grafiske inkjet-printere, hvilket har hæmmet mange ansøgninger indtil videre. Forskere fra KIT og Queensland University of Technology (QUT) i Brisbane/Australien har nu udviklet et nyt system inden for 3DMM2O Cluster of Excellence. Ved hjælp af speciel optik, laserstrålen er opdelt i ni delstråler, der hver især fokuserer på et brændpunkt. Alle ni delbjælker kan bruges parallelt og, takket være forbedret elektronisk kontrol, de kan flyttes præcist meget hurtigere end nogensinde.

Dette og nogle andre tekniske forbedringer fik forskerne til at nå 3D-printhastigheder på omkring 10 millioner voxels i sekundet, hvilket svarer til den hastighed, grafiske 2-D inkjetprintere opnår. KIT vil fortsætte forsknings- og udviklingsarbejdet på dette område. "Trods alt, 3-D-printere vil blive brugt til at udskrive ikke kun én side, men tykke volumener, " siger Hahn. Dette vil også kræve fremskridt inden for kemi. F.eks. mere følsomme fotoresists er nødvendige for at generere flere brændpunkter ved samme laseroutput.