Karlsruher Institut für Technologie: KIT-Forscher erreichen Rekordgeschwindigkeit beim 3D-Druck von submikrometergenauen Strukturen

Um submikrometergenaue Strukturen in Rekordgeschwindigkeit mit einem 3D-Drucker zu drucken, haben Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) eigenen Angaben zufolge ein neues System entwickelt. Damit erzielen sie bisher kaum erreichte Geschwindigkeiten, mit denen sie äußerst präzise, zentimetergroße Objekte mit submikrometergroßen Details drucken, heißt es in einer Pressemitteilung vom KIT. Das System wurde in einem Sonderband der Zeitschrift Advanced Functional Materials vorgestellt. Schweizer Forscher haben im Dezember ein 3D-Druckverfahren für detailgenaue, millimetergroße Objekte aus Metall vorgestellt.

Zuverlässiger Aufbau und Geschwindigkeit

Mit einer 60 Kubikmillimeter großen Gitterstruktur gelang es den Forschern, die Zuverlässigkeit des Aufbaus und die Geschwindigkeit zu demonstrieren. Diese enthält mehr als 300 Milliarden Voxel. Voxel sind in etwa vergleichbar mit den Pixeln im 2D-Druck. Damit überholen sie den Rekord, der bei 3D-gedruckten Flugzeugflügeln erreicht wurde, wie Professor Martin Wegener, Sprecher des Exzellenzclusters „3D Matter Made to Order“ (3DMM2O), erklärt.

Details zum neuen System

Ein Lichtfleck eines Lasers durchfährt hierbei computergesteuert flüssigen Fotolack. Dabei wird das Material im Brennpunkt des Lasers belichtet und ausgehärtet. Die dreidimensional arbeitenden Brennpunkte entsprechen den Düsen eines Tintenstrahldruckers.

Es entstehen hochpräzise filigrane Strukturen für unterschiedliche Einsatzbereiche wie Optik und Photonik, Materialwissenschaften, Biotechnologie oder Sicherheitstechnik. Ein einziger reicht dazu, einige Hundert Tausend Voxel pro Sekunde zu erzeugen. Das ist immer noch einhundertmal langsamer als mit grafischen Tintenstrahldruckern.

Das von den Forschern des KIT und der Queensland University of Technology (QUT) in Brisbane (Australien) im Rahmen des Exzellenzclusters 3DMM2O entwickelte System, teil den Laserstrahl in neun Teilstrahlen auf, die jeweils in einen Brennpunkt gebündelt werden. Die neun Tintenstrahlen können parallel verwendet und dank verbesserter elektronischer Ansteuerung auch schneller als zuvor präzise verfahren werden. Es gelang den Wissenschaftlern außerdem, auf 3D-Druckgeschwindigkeiten von zehn Millionen Voxel pro Sekunde zu kommen. Das entspricht der Geschwindigkeit von 2D-Tintenstrahldruckern. Jetzt sollen empfindlichere Fotolacke entwickelt werden, damit bei gleicher Laserleistung noch mehr Brennpunkte erzeugt werden.