3D-printer med nano-præcision

Udskrivning af tredimensionelle objekter med utroligt fine detaljer er nu mulig ved hjælp af "to-foton litografi". Med denne teknologi, små strukturer på en nanometer skala kan fremstilles. Forskere ved Wien Universitet for Teknologi (TU Wien) har nu gjort et stort gennembrud med at fremskynde denne trykteknik:3D-printeren med høj præcision på TU Wien er størrelsesordener hurtigere end lignende enheder (se video). Dette åbner helt nye anvendelsesområder, såsom i medicin.

3D -printeren bruger en flydende harpiks, som er hærdet på præcis de korrekte pletter af en fokuseret laserstråle. Fokuspunktet for laserstrålen ledes gennem harpiksen af ​​bevægelige spejle og efterlader en polymeriseret linje af fast polymer, kun få hundrede nanometer bred. Denne høje opløsning muliggør oprettelse af indviklede strukturerede skulpturer så små som et sandkorn. "Indtil nu, denne teknik plejede at være ret langsom ”, siger professor Jürgen Stampfl fra Institute of Materials Science and Technology ved TU Wien. "Udskrivningshastigheden blev tidligere målt i millimeter i sekundet-vores enhed kan klare fem meter på et sekund." I to-foton litografi, dette er en verdensrekord.

Denne fantastiske fremgang blev muliggjort ved at kombinere flere nye ideer. "Det var afgørende at forbedre spejlets kontrolmekanisme", siger Jan Torgersen (TU Wien). Spejlene er i konstant bevægelse under udskrivningsprocessen. Accelerations- og decelerationsperioderne skal indstilles meget præcist for at opnå resultater i høj opløsning med en rekordhastighed.

3D-print handler ikke kun om mekanik-kemikere havde også en afgørende rolle at spille i dette projekt. "Harpiksen indeholder molekyler, som aktiveres af laserlyset. De fremkalder en kædereaktion i andre komponenter i harpiksen, såkaldte monomerer, og gør dem til et solidt ”, siger Jan Torgersen. Disse initiatormolekyler aktiveres kun, hvis de absorberer to fotoner af laserstrålen på én gang - og dette sker kun i midten af ​​laserstrålen, hvor intensiteten er højest. I modsætning til konventionelle 3D-printteknikker, fast materiale kan dannes hvor som helst i den flydende harpiks frem for kun oven på det tidligere oprettede lag. Derfor, arbejdsfladen behøver ikke at være specielt forberedt, før det næste lag kan fremstilles (se video), hvilket sparer meget tid. Et team af kemikere ledet af professor Robert Liska (TU Wien) udviklede de egnede initiativtagere til denne specielle harpiks.

Forskere over hele verden arbejder i dag på 3D -printere - på universiteter såvel som i industrien. ”Vores konkurrencefordel her på Wien Universitet for Teknologi kommer fra, at vi har eksperter fra meget forskellige områder, arbejder på forskellige dele af problemet, på et enkelt universitet ”, Jürgen Stampfl understreger. Inden for materialevidenskab, procesteknik eller optimering af lyskilder, der er eksperter, der arbejder sammen og kommer med gensidigt stimulerende ideer.

På grund af den dramatisk øgede hastighed, meget større objekter kan nu oprettes i en given periode. Dette gør to-foton-litografi til en interessant teknik for industrien. På TU Wien, forskere udvikler nu biokompatible harpikser til medicinske anvendelser. De kan bruges til at skabe stilladser, som levende celler kan knytte sig til, hvilket letter systematisk oprettelse af biologiske væv. 3D -printeren kan også bruges til at skabe skræddersyede konstruktionsdele til biomedicinsk teknologi eller nanoteknologi.