A kétfoton-litográfiának köszönhetően ma már akár nanométeres pontossággal tudunk 3 dimenziós tárgyakat nyomtatni. A Bécsi Műszaki Egyetem (TU Vienna) kutatói nemrég újabb áttörést értek el a technológiában, aminek eredményeként a nyomtatás folyamata hihetetlenül felgyorsult.
A kétfoton-litográfiás 3D nyomtatók folyékony gyanta alapanyagot használnak, amit egy mozgatható tükrökkel fókuszált lézernyaláb pontosan a megfelelő helyeken szilárdít meg, csupán néhány száz nanométernyi szilárd polimert hagyva maga után. Ennek a rendkívül magas felbontásnak hála, a homokszemeknél is apróbb tárgyak nyomtathatók.
Új világrekord
“Egészen mostanáig ez a technológia elég lassú volt” – mondja el Jürgen Stampfl, a TU Vienna Anyagtudományi és Technológiai Intézetének professzora. “A nyomtatás sebességét korábban milliméter/másodpercben mértük – a mi berendezésünkkel akár a másodpercenkénti 5 méter is elérhető.” A kétfoton-litográfiában ez világrekordnak számít.
Ez az óriási előrelépés több új ötlet fúziójaként született meg. “Kulcsfontosságú volt a tükrök vezérlési mechanikájának javítása” – árulja el Jan Torgersen. Tekintve, hogy a tükrök folyamatos mozgásban vannak, a gyorsítási és lassítási szakaszokat nagyon pontosan kellett beállítani, hogy rekordsebesség mellett is nagy felbontással lehessen nyomtatni.
Fotoaktív molekulák
A mechanikai tényezők javítása azonban önmagában nem volt elegendő – a projekt megvalósításában a kémikusok is fontos szerepet játszottak. “A gyanta fotoaktív molekulákat tartalmaz, amelyek a lézer fényére aktiválódnak és láncrekaciót indítanak be a gyanta egyéb alkotóelemeiben, az úgynevezett monomerekben, aminek hatására azok megszilárdulnak” – magyarázza Torgensen. Ezek a molekulák azonban csak akkor aktiválódnak, ha egyszerre két fotont nyelnek el a lézersugárból – ez pedig kizárólag a nyaláb közepén tud megtörténni.
A hagyományos 3D nyomtatási technológiákkal szemben a szilárdítást a gyanta bármelyik pontján el lehet végezni, nem csak az alapanyag legfelső rétegén. A munkafelület ebből adódóan nem igényel speciális előkészítést két réteg között, ami rengeteg időt takarít meg a folyamatban. A gyantához szükséges molekulákat Robert Liska professzor és kémikus csapata fejlesztette ki.
Számos kutató dolgozik a 3D nyomtatás fejlesztésén a világ különböző pontjain. “A mi versenyelőnyünk abból adódik, hogy szakértőink sok különböző területről jönnek, így egy adott problémának különböző részein tudnak dolgozni, egy intézményen belül” – hangsúlyozza Jürgen Stampfl.
A megnövelt gyorsaságnak köszönhetően adott idő alatt most már sokkal nagyobb tárgyak nyomtathatók, ami akár ipari alkalmazások számára is kedvezővé teheti a kétfoton-litográfiát. A TU Vienna tudósai már dolgoznak egy olyan biokompatibilis gyanta fejlesztésén, ami gyógyszeripari termékekhez is használható. Segítségével például olyan állványokat lehetne készíteni, amikhez élő sejtek kapcsolódnak, elősegítve ezzel biológiai szövetek létrehozását. De az orvosbiológiai és nanotechnológiai építőelemek alkotásában is jelentős potenciállal bír.
ForrásTU Vienna