Mikrodrukarka 3D tworzy maleńkie struktury w kilka sekund

Nanopis , spin-off z Instytut Technologiczny w Karlsruhe w Niemczech opracował stołową mikrodrukarkę 3D, która może tworzyć skomplikowane mikrostruktury 100 razy szybciej niż jest to możliwe obecnie. Jeśli coś zajęło godzinę, teraz zajmuje to mniej niż minutę, mówi Michael Thiel, dyrektor ds. naukowych w Nanoscribe.

Mikrodruk: Obraz ze skaningowego mikroskopu elektronowego przedstawia rusztowanie komórkowe wydrukowane za pomocą nowego urządzenia Nanoscribe.

Podczas gdy druk 3D zabawek, pokrowców na iPhone'a i biżuterii nadal trafia na nagłówki gazet (patrz Różnice między producentami a producentami), znaczna część wpływu druku 3D może mieć znacznie mniejszą skalę. Druk w skali mikrometrowej okazał się obiecujący w produkcji urządzeń medycznych i elektronicznych.

Thiel twierdzi, że w przyszłości powinno być możliwe jeszcze większe przyspieszenie techniki mikrodruku w jego firmie. Nanoscribe planuje rozpocząć sprzedaż swojej maszyny w drugiej połowie tego roku.

Tworzenie kształtów: Dwa obrazy ze skaningowego mikroskopu elektronowego przedstawiają wydrukowane rusztowanie komórkowe (u góry) oraz szereg mikroigieł.

Drukowanie mikrostruktur o cechach wielkości kilkuset nanometrów może być przydatne do wytwarzania stentów serca, mikroigieł do bezbolesnych strzałów, klejów do gekona, części do chipów mikroprzepływowych oraz rusztowań do wzrostu komórek i tkanek. Innym ważnym zastosowaniem może być przemysł elektroniczny, gdzie modelowanie funkcji nanoskalowych na chipach wymaga obecnie powolnych i kosztownych technik. Druk 3D szybko i tanio zapewniłby polimerowe szablony, które można by wykorzystać do tworzenia metalowych struktur.

Do tej pory mikrodruk 3D był używany tylko w laboratoriach badawczych, ponieważ jest dość powolny. W rzeczywistości wiele laboratoriów badawczych na całym świecie korzysta z drukarki pierwszej generacji Nanoscribe. Nowa, szybsza maszyna znajdzie również zastosowanie komercyjne. Thiel mówi, że nową maszyną interesuje się wiele firm z branży medycznej, nauk przyrodniczych i nanotechnologii. Jestem przekonany, że dzięki większej przepustowości, jaką uzyskamy dzięki temu nowemu narzędziu, wkrótce może ono przynieść przełom w przemyśle – mówi.

Technologia stosowana w większości mikrodrukarek 3D nazywana jest polimeryzacją dwufotonową. Polega na skupianiu maleńkich, ultrakrótkich impulsów z lasera bliskiej podczerwieni na materiale światłoczułym. Materiał polimeryzuje i twardnieje w skupionych miejscach. Gdy wiązka lasera porusza się w trzech wymiarach, tworzy obiekt 3D.

Dzisiejsze drukarki, w tym obecny system Nanoscribe, utrzymują wiązkę lasera nieruchomą i przesuwają światłoczuły materiał wzdłuż trzech osi za pomocą mechanicznych etapów, co spowalnia drukowanie. Aby przyspieszyć ten proces, nowe narzędzie Nanoscribe wykorzystuje małe ruchome lusterko, które odbija wiązkę lasera pod różnymi kątami. Thiel mówi, że generowanie wielu wiązek światła za pomocą matrycy mikrosoczewkowej może przyspieszyć ten proces.

Najmniejsze cechy, które można stworzyć za pomocą drukarki Nanoscribe, mierzą około 30 nanometrów, mówi Julia Greer , profesor materiałoznawstwa na Instytut Technologiczny w Kalifornii .

Jest to bardzo trudne, a narzędzie Nanoscribe się w tym wyróżnia, mówi Greer. Nie sądzę, że istnieje inna firma, która byłaby zdolna do takiej precyzji. Zespół badawczy Greer wykorzystuje drukarkę Nanoscribe pierwszej generacji do tworzenia i badania materiałów, które można wykorzystać w katalizatorach oraz do tworzenia mocnych, lekkich konstrukcji, ale Greer przyznaje, że wadą jest jej powolność.

ukryć