Herstellung hochpräziser Mikrobauteile durch Kombination von 3D-Druck mit konventionellen Fertigungsverfahren

Mit dem Photonic Professional GT bietet Nanoscribe einen 3D-Drucker basierend auf dem Verfahren des direkten Laserschreibens. Dieser ermöglicht die Herstellung von komplexen Kunststoffteilen auf der Mikroskala, die im Anschluss mit traditionellen Methoden weiter bearbeitet werden können. Mit dieser Kombination lassen sich beispielsweise mikrooptische Elemente herstellen.

Im Gegensatz zu anderen 3D-Druckverfahren, lassen sich mit der Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP) Technologie Strukturen mit einer Auflösung von unter 10 µm herstellen. Dabei belichtet ein Laserstrahl ein photosensitives Material, um dieses im Fokus auszuhärten und so Schicht für Schicht Mikrostrukturen herzustellen.

Die gedruckten Teile können im Anschluss als Urform für Werkzeuge für abformende Verfahren wie Spritzguss oder Heißprägen verwendet werden. Die Kombination ermöglicht daher die Fertigung von mikrooptischen Elementen wie Mikrolinsen, Prismen oder Retroreflektoren, was etwa in der Medizintechnik oder auch der Smartphone-Industrie neue Perspektiven eröffnet.

Diese 3D-gedruckten Mikrooptiken können senkrechte Steigungen, scharfe Kanten, asymmetrische Geometrien und Arrays aus verschiedenen Elementen aufweisen und als Polymermaster dienen. Mittels Galvanoformung kann der Polymermaster danach in einen Nickel- Shim (Bild 2) abgeformt werden. Dabei wird die 3D-gedruckte Polymerstruktur mit einer dünnen Metallschicht besputtert und ein Nickel-Shim galvanisch darauf abgeschieden. Die auf diese Weise hergestellte Replikationsform lässt sich in die Prozesskette verschiedener Spritzgussverfahren integrieren und stellt somit die Basis für weitere Serienfertigungsprozesse dar.

Der Photonic Professional GT ist auch zur Herstellung von Komponenten mit einigen Millimetern Größe geeignet, wie zum Beispiel Zahnräder, Klammern, Schrauben oder Spiralen. Neben der Medizintechnik sind solche Lösungen auch für Produktentwicklungsprozesse in der Uhren- und Mikrosystem-Industrie gefragt.

Nanoscribe bietet maßgeschneiderte Materialien für optimale Druckergebnisse an, die mechanische Stabilität, Formtreue und Oberflächenglattheit garantieren. Zudem ist auch eine Vielzahl weiterer photosensitiver Materialien mit dem Gerät kompatibel, darunter biokompatible, biodegradierbare, hydrophobe oder hydrophile Polymere mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften. Es kann je nach Anwendung auch auf unterschiedlichen Substraten wie Glas oder Silizium gedruckt werden.