1 października 2022

Dzięki wynalezieniu interferencyjnej litografii laserowej stało się możliwe trójwymiarowe drukowanie małych obiektów w skali nanometrycznej. Taka niezwykle precyzyjna drukarka została zbudowana przez naukowców z Politechniki Wiedeńskiej. Dodatkową zaletą drukarki jest bardzo duża szybkość drukowania w porównaniu z innymi urządzeniami tego typu. Wynalazek otwiera pole do całego szeregu nowych zastosowań, m.in. w medycynie.


3D_druk
Wydruk ma długość ok. 285 µm

Drukarka wykorzystuje żywicę w stanie ciekłym, która jest utwardzana dokładnie w miejscu zogniskowania się wiązek laserowych. Ten centralny punkt jest sterowany za pomocą zespołu ruchomych luster i po jego przejściu w żywicy pozostaje warstwa spolimeryzowanego stałego materiału o szerokości kilkuset nanometrów. Wysoka rozdzielczość modelowania pozwala na tworzenie misternych konstrukcji z odwzorowanymi najdrobniejszymi szczegółami.



 Profesor Jürgen Stampfl z Instytutu Inżynierii Materiałowej Politechniki Wiedeńskiej podkreśla, że  nowe urządzenie pozwala na zwiększenie szybkości przyrostu materiału o kilka rzędów wielkości, w porównaniu z dotychczas osiąganymi. W litografii laserowej jest to rzeczywiście rekord świata. Udało się go osiągnąć dzięki kilku pomysłom. Kluczowa okazała się tutaj poprawa mechanizmu sterowania zespołem luster, a w szczególności ich fazami przyspieszania i hamowania w trakcie modelowania.
Sukces nowej drukarki nie opiera się wyłącznie na rozwiązaniach czysto mechanicznych, lecz bazuje również na innowacjach z zakresu chemii. Zastosowana żywica zawiera cząsteczki, które są aktywowane przez światło lasera. I to one wywołują reakcję w monomerach będących podstawowymi składnikami żywicy, które w jej wyniku przechodzą ze stanu ciekłego w stały. Cząsteczki mogą być aktywowane jedynie wtedy, gdy dojdzie do interferencji dwóch wiązek lasera i na bardzo małym obszarze skupi się duża ilość energii.
Nowe elementy można zacząć budować w dowolnym punkcie umiejscowionym w płynnej żywicy. Jest to zasadnicza różnica w porównaniu z innymi technikami druku 3D, w których modele wykonuje się poprzez nałożenie kolejnej warstwy na wcześniej położoną. Dlatego w drukarce z Wiednia nie ma potrzeby wcześniejszego przygotowywania powierzchni roboczej, na której będzie budowany model.

Politechnika Wiedeńska prowadzi prace w ramach projektu badawczego „Phocam”, który koncentruje się na opracowywaniu nowych technik druku 3D w ścisłej współpracy z przemysłem. Tutejsi naukowcy obecnie rozwijają technologie produkcji żywic bio-kompatybilnych dla zastosowań medycznych. Mogą one być wykorzystywane do tworzenia rusztowań, na których żywe komórki będą się łączyć w celu odbudowy tkanek biologicznych.
źródło: www.tuwien.ac.at
fot. TU Wien
Tłumaczenie: Paweł Zabkiewicz