Hochpräzise 3D-Drucktechnologie ist ein Schlüsselfaktor bei der Herstellung präziser biomedizinischer und photonischer Geräte. Die bestehende Drucktechnologie ist jedoch durch ihre geringe Effizienz und die hohen Kosten begrenzt.
Professor Shih-Chi Chen und sein Team vom Fachbereich Maschinenbau und Automatisierungstechnik der Chinesischen Universität Hongkong (CUHK) haben eine schnelle 3D-Drucktechnologie entwickelt. Das Geheimnis ist ein Verfahren namens Femtosekunden-Projektion-Zwei-Photonen-Halithographie (FP-TPL).
Durch Steuern des Laserspektrums durch Zeitfokus wird der 3D-Druckprozess Schicht für Schicht parallel ausgeführt und nicht Punkt-zu-Punkt-Schreiben.
Diese neue Technik erhöht die Druckgeschwindigkeit erheblich 1.000 bis 10.000 Mal bei gleichzeitiger Kostensenkung um 98%. Das Ergebnis wurde kürzlich in Science veröffentlichtDies bestätigt den technologischen Durchbruch, der den nanoskaligen 3D-Druck in eine neue Ära führt.
Herkömmliche nanoskalige 3D-Drucktechnologie, d. H. Zwei-Photonen-Polymerisation (TPP), arbeitet in einem Punkt-für-Punkt-Scan-Modus. Daher kann selbst ein Objekt von der Größe eines Zentimeters einige Tage oder Wochen dauern (Baugeschwindigkeit ~ 0,1 mm3 / Stunde).
Der Prozess kostet Zeit und Geld, was praktische und industrielle Anwendungen verhindert.
Um die Geschwindigkeit zu erhöhen, wird häufig die Auflösung des fertigen Produkts geopfert. Professor Chen und sein Team haben das schwierige Problem überwunden, indem sie das Konzept von ausgenutzt haben zeitlicher Fokus in dem sich über die gesamte Ebene eine programmierbare Femtosekunden-Lichtschicht bildet. Es ist, als würden Millionen von Laserherden gleichzeitig auf die Ebene projiziert. Mit anderen Worten, die FP-TPL-Technologie kann innerhalb der Zeit, in der das Punktabtastsystem einen einzelnen Punkt erzeugt, eine ganze Schicht herstellen.
Blitzschnell: wie Millionen von Blitzen
Die FP-TPL-Technologie hat die Grenzen von überschritten alte 3D-Drucktechniken dank seiner hohen Geschwindigkeit. Die teilweise ausgehärteten Teile werden schnell miteinander verbunden, bevor sie in das flüssige Harz gelangen können, wodurch komplexe und hervorstehende Strukturen in großem Maßstab hergestellt werden können.
Professor Chen sagte, dass die FP-TPL-Technologie in vielen Bereichen nützlich sein kann. Zum Beispiel Nanotechnologie, fortschrittliche Funktionsmaterialien, Mikrorobotik, medizinische Geräte und Arzneimittelabgabe.
Dank der erheblich höheren Geschwindigkeit und der geringeren Kosten kann die FP-TPL-Technologie in Zukunft kommerzialisiert und weit verbreitet werden. Insbesondere wenn es möglich sein wird, mittelgroße Geräte herzustellen.
