Forschern gelingt 3D-Laserdruck in Farbe

3D-Drucker auf Laserbasis erfreuen sich in verschiedenen Sparten großer Beliebtheit. Bisher ist es jedoch so, dass die Geräte nur in einer Farbe drucken können. Ein Team vom Center for Nanointegration (CENIDE) der UDE (Universität Duisburg-Essen) hat jetzt Farbe ins Spiel gebracht.

„Statt den in der Industrie üblichen CO2-Lasern setzen wir auf deutlich günstigere Diodenlaser, wie sie mit niedrigerer Leistung zum Beispiel in CD-Playern vorkommen“, erklärt Dr. Bilal Gökce aus der Technischen Chemie I der UDE. „Da muss man aber zunächst ein bisschen tricksen.“ Denn das übliche Pulver-Polymer, der Rohstoff für den Druck, ist weiß. Das bedeutet, dass es alle Wellenlängen des sichtbaren Lichts reflektiert – leider auch die des Diodenlasers.

Aus diesem Grund beschichteten die Wissenschaftler die Pulverkörnchen mit Nanopartikeln aus Silber. In den winzigen Dimensionen des millionstel Millimeters haben Materialien mitunter überraschende Eigenschaften. So erscheint Silber gelb, Nanogold hingegen ist rot bis violett.

Konzept übertragbar auf andere Farben

Das vormals weiße Polymer war nun gelb, und in Kombination mit einem Diodenlaser, dessen Strahlung besonders gut von gelben Objekten absorbiert wird, funktionierte die Idee. Es entstand der erste laserbasierte 3D-Druck in Farbe.

„Da die Nanopartikel fest auf der Oberfläche der Pulverkörnchen sitzen und nicht nur hineingemischt sind, ergibt schon eine Prise von ihnen eine gleichmäßige Farbe“, so Gökce. Und was mit Silber funktioniert, geht auch mit Nanopartikeln aus anderem Elementen, sodass den Farben in diesem Verfahren keine Grenzen gesetzt sind. Quasi als Bonus gibt es andere Charakteristika der Partikel wie die antibakterielle Wirkung von Silber oder magnetische Eigenschaften von Eisenoxid noch dazu.

Die Forscher veröffentlichten zu ihrer Arbeit das Paper “Plasmonic Seasoning: Giving Color to Desktop Laser 3D Printed Polymers by Highly Dispersed Nanoparticles“, welches in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Advanced Optical Materials“ nachzulesen ist.

Der Artikel basiert auf einer Pressemeldung von der Universität Duisburg-Essen