211service.com
Micro 3D-printer maakt kleine structuren in seconden
Nanoscript , een spin-off van de Karlsruhe Instituut voor Technologie in Duitsland, heeft een tafelmodel 3D-microprinter ontwikkeld die 100 keer sneller gecompliceerde microstructuren kan maken dan tegenwoordig mogelijk is. Als het een uur kostte om iets te maken, duurt het nu minder dan een minuut, zegt Michael Thiel, Chief Scientific Officer bij Nanoscribe.
Microprinten: Een scanning-elektronenmicroscoopafbeelding toont een celsteiger die is afgedrukt met het nieuwe apparaat van Nanoscribe.
Terwijl 3D-printen van speelgoed, iPhone-covers en sieraden de krantenkoppen blijft halen (zie Het verschil tussen makers en fabrikanten), zou een groot deel van de impact van 3D-printen op een veel kleinere schaal kunnen zijn. Afdrukken op micrometerschaal is veelbelovend gebleken voor het maken van medische en elektronische apparaten.
Thiel zegt dat het in de toekomst mogelijk moet zijn om de microprinttechniek van zijn bedrijf nog meer te versnellen. Nanoscribe is van plan om zijn machine in de tweede helft van dit jaar te verkopen.
Vorm maken: Twee scanning-elektronenmicroscoopbeelden tonen een gedrukte celsteiger (boven) en een reeks micronaalden.
Het printen van microstructuren met kenmerken van een paar honderd nanometer groot kan handig zijn voor het maken van hartstents, micronaalden voor pijnloze injecties, gekko-lijmen, onderdelen voor microfluïdische chips en steigers voor het kweken van cellen en weefsel. Een andere belangrijke toepassing zou kunnen zijn in de elektronica-industrie, waar het modelleren van nanoschaalkenmerken op chips momenteel langzame, dure technieken omvat. 3D-printen zou snel en goedkoop polymeersjablonen opleveren die kunnen worden gebruikt om metalen structuren te maken.
Tot nu toe is 3D-microprinten alleen in onderzoekslaboratoria gebruikt omdat het vrij traag is. Veel onderzoekslaboratoria over de hele wereld gebruiken zelfs de eerste generatie printer van Nanoscribe. De nieuwe, snellere machine zal ook commercieel worden gebruikt. Thiel zegt dat tal van medische, biowetenschappelijke en nanotechnologiebedrijven geïnteresseerd zijn in de nieuwe machine. Ik ben er zeker van dat met de snellere doorvoer die we krijgen met deze nieuwe tool, het zeer binnenkort een industriële doorbraak kan hebben, zegt hij.
De technologie achter de meeste 3D-microprinters wordt twee-fotonpolymerisatie genoemd. Het gaat om het focussen van kleine, ultrakorte pulsen van een nabij-infraroodlaser op een lichtgevoelig materiaal. Het materiaal polymeriseert en stolt op de gefocusseerde plekken. Terwijl de laserstraal in drie dimensies beweegt, creëert het een 3D-object.
De huidige printers, waaronder het huidige systeem van Nanoscribe, houden de laserstraal gefixeerd en verplaatsen het lichtgevoelige materiaal langs drie assen met behulp van mechanische trappen, wat het afdrukken vertraagt. Om het proces te versnellen, gebruikt de nieuwe tool van Nanoscribe een kleine bewegende spiegel om de laserstraal onder verschillende hoeken te reflecteren. Thiel zegt dat het genereren van meerdere lichtstralen met een microlens-array het proces nog sneller zou kunnen maken.
De kleinste functies die met de Nanoscribe-printer kunnen worden gemaakt, zijn ongeveer 30 nanometer, zegt Julia Greer , hoogleraar materiaalkunde aan de California Institute of Technology .
Dit is een hele uitdaging om te doen, en de Nanoscribe-tool blinkt daarin uit, zegt Greer. Ik denk niet dat er een ander bedrijf is dat tot zo'n precisie in staat is. Het onderzoeksteam van Greer gebruikt de eerste generatie Nanoscribe-printer om materialen te maken en te bestuderen die kunnen worden gebruikt voor katalysatoren en om sterke, lichtgewicht constructies te maken, maar ze erkent dat de traagheid een nadeel is.