Ein internationales Forscherteam hat mit dem Light-Sheet-3D-Druckverfahren eine neuartige Methode entwickelt, mikrometergroße Teile in besonders hoher Geschwindigkeit additiv herzustellen. Dazu verwendeten sie einen blauen Laser der das Harz voraktiviert. Wir stellen die Arbeit der Forscher, an der vor allem deutsche Forscher mitgewirkt haben, einmal genauer vor.
Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), der Universität Heidelberg und der Queensland University of Technology (QUT) haben ein Laserdruckverfahren entwickelt, mit dem sie mikrometergroße Teile in sehr hohen Geschwindigkeiten drucken können. Ihre Arbeit haben sie in einem Artikel mit dem Titel „Light-sheet 3D microprinting via two-colour two-step absorption“ im Fachjournal Nature Photonics veröffentlicht .
Details zum Light-Sheet-3D-Druckverfahren
Der Stereolithographie-3D-Druck zählt zu den beliebtesten 3D-Druckverfahren für Kunststoffe. Schichten eines Objekts werden dabei einzeln in einen mit Harz gefüllten Behälter projiziert und das Harz durch Licht ausgehärtet. Dieses Verfahren ist bisher jedoch sehr langsam und hat eine geringe Auflösung. Eine hochauflösende und schnellere Methode soll der Light-Sheet-3D-Druck des internationalen Forscherteams sein. Beim Light-Sheet-3D-Druck wird blaues Licht in einen mit flüssigem Harz gefüllten Behälter projiziert, welches das Harz voraktiviert. In einer weiteren Stufe folgt ein roter Laserstrahl, der die zusätzliche Energie liefert, um das Harz auszuhärten. Der 3D-Druck kann jedoch nur schnell Harze drucken, die von ihrem vor aktivierten Zustand in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren. Erst dann kann die nächste Schicht gedruckt werden.
Die Rücklaufzeit bestimmt die Wartezeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schichten und so auch die Druckgeschwindigkeit. Mit einem speziell dafür gebauten 3D-Drucker konnten die Forscher das neue Harz drucken. Der Drucker nutzt blaue Laserdioden, um Bilder mit hochauflösenden Displays mit einer hohen Bildrate in das flüssige Harz zu projizieren. Der rote Laser wird zu einem dünnen „Lichtblatt“-Strahl geformt und kreuzt den blauen Strahl vertikal im Harz. So gelang es dem Team, mikrometergroße Teile in wenigen Millisekunden in 3D zu drucken.
Stimmen der Forscher
Erstautor Vincent Hahn vom Institut für Angewandte Physik (APH) des KIT, sagte:
„Für das von uns verwendete Harz betrug die Rücklaufzeit weniger als 100 Mikrosekunden, was hohe Druckgeschwindigkeiten ermöglicht.“
Professor Martin Wegener von der APH, sagte:
„Mit empfindlicheren Harzen könnten wir in unserem 3D-Drucker sogar LEDs statt Laser verwenden. Letztendlich wollen wir zentimetergroße 3D-Strukturen drucken und dabei die Auflösung im Mikrometerbereich und hohe Druckgeschwindigkeiten beibehalten .“