Skip to content
Home » Razendsnel 3D-microprinten met twee lasers

Razendsnel 3D-microprinten met twee lasers

    Razendsnel 3D-microprinten met twee lasers
    Razendsnel 3D-microprinten met twee lasers

    Bij light sheet 3D-printen wordt met rood en blauw laserlicht objecten nauwkeurig en snel op micrometerschaal geprint. Krediet: Vincent Hahn, KIT

    Het nauwkeurig, snel en goedkoop printen van objecten uit kunststof is het doel van veel 3D-printprocessen. Snelheid en hoge resolutie blijven echter een technologische uitdaging. Een onderzoeksteam van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Heidelberg University en de Queensland University of Technology (QUT) heeft een lange weg afgelegd om dit doel te bereiken. Het ontwikkelde een laserprintproces dat in een oogwenk onderdelen van micrometerformaat kan printen. Het internationale team publiceerde het werk in Natuurfotonica.


    Stereolithografie 3D-printen is momenteel een van de meest populaire additieve productieprocessen voor kunststoffen, zowel voor particuliere als industriële toepassingen. Bij stereolithografie worden de lagen van een 3D-object één voor één geprojecteerd in een met hars gevulde container. De hars wordt uitgehard door UV-licht. Eerdere stereolithografische methoden zijn echter traag en hebben een te lage resolutie. Light-sheet 3D-printen, dat wordt gebruikt door de KIT-onderzoekers, is een snel alternatief met een hoge resolutie.

    3D-printen met twee kleuren in twee fasen

    Bij light-sheet 3D-printen wordt blauw licht geprojecteerd in een container gevuld met een vloeibare hars. Het blauwe licht activeert de hars vooraf. In een tweede fase zorgt een rode laserstraal voor de extra energie die nodig is om de hars uit te harden. Met 3D-printen kunnen echter alleen snel harsen worden geprint die snel terugkeren van hun vooraf geactiveerde staat naar hun oorspronkelijke staat. Pas dan kan de volgende laag worden geprint.

    Dientengevolge bepaalt de retourtijd de wachttijd tussen twee opeenvolgende lagen en daarmee de afdruksnelheid. “Voor de hars die we gebruikten, was de retourtijd minder dan 100 microseconden, wat hoge afdruksnelheden mogelijk maakt”, zegt eerste auteur Vincent Hahn van KIT’s Institute of Applied Physics (APH).

    Structuren ter grootte van een micrometer in een oogwenk

    Om te profiteren van deze nieuwe hars, bouwden de onderzoekers een speciale 3D-printer. In deze printer worden blauwe laserdiodes gebruikt om beelden in de vloeibare hars te projecteren met behulp van een beeldscherm met hoge resolutie en een hoge framesnelheid. De rode laser wordt gevormd tot een dunne “lichtplaat”-straal en kruist de blauwe straal verticaal in de hars.

    Met deze opstelling was het team in staat om in een paar honderd milliseconden, dus in een oogwenk, onderdelen ter grootte van een micrometer in 3D te printen. Daar moet het echter niet bij blijven: “Met gevoeligere harsen zouden we in onze 3D-printer zelfs leds kunnen gebruiken in plaats van lasers”, zegt professor Martin Wegener van APH. “Uiteindelijk willen we 3D-structuren printen die centimeters groot zijn, met behoud van micrometerresolutie en hoge printsnelheden.”


    Nieuwe 3D-printmethode belooft sneller printen met meerdere materialen


    Informatie:
    Vincent Hahn et al, Light-sheet 3D-microprinting via tweekleurige absorptie in twee stappen, Natuurfotonica (2022). DOI: 10.1038/s41566-022-01081-0

    Geleverd door Karlsruhe Institute of Technology

    citaten: Razendsnel 3D-microprinten met twee lasers (2022, 14 oktober) opgehaald op 14 oktober 2022 van https://phys.org/news/2022-10-fast-as-lightning-3d-microprinting-lasers.html

    Op dit document rust copyright. Afgezien van een eerlijke handel ten behoeve van eigen studie of onderzoek, mag niets worden gereproduceerd zonder schriftelijke toestemming. De inhoud wordt uitsluitend ter informatie verstrekt.