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Forschern der Huazhong University of Science and Technology in Wuhan ist laut eigenen Angaben ein großer Durchbruch bei der 3D-Druck-Technologie gelungen. Mithilfe eines neuartigen Laser-basierten Verfahrens können komplexe Mikro-Strukturen mit Nanometer-Genauigkeit gedruckt werden – und das in Rekordgeschwindigkeit.
Wie das Team um Professor Wei Xiong in der Fachzeitschrift “International Journal of Extreme Manufacturing” berichtet, erreicht die neue Technik eine Druckgeschwindigkeit von 7,6 Millionen Voxel pro Sekunde. Das ist fast zehnmal schneller als bisherige 3D-Druckverfahren im Mikrobereich.
Möglich wird dies durch den Einsatz von Akusto-Optik-Scannern, die mit Schallwellen anstatt beweglichen Spiegeln arbeiten. Dadurch entfällt der zeitraubende Beschleunigungs- und Bremsvorgang beim Spiegel, was die Scangeschwindigkeit um ein Vielfaches erhöht.
In Kombination mit mehreren parallelen Laserfoki können so komplexe dreidimensionale Strukturen im Mikro- und Nanometerbereich gedruckt werden – laut den Forschern so schnell, als würde ein Künstler in nur fünf Minuten ein perfektes Selbstporträt malen.
Bisher war die geringe Druckgeschwindigkeit die Achillesferse des 3D-Drucks im Mikrobereich. Anwendungen waren daher nur sehr eingeschränkt möglich. Mit der neuen Technik sehen die Wissenschaftler nun ganz neue Möglichkeiten etwa bei der Herstellung von Mikrooptik, Mikroelektronik oder Medizintechnik.
Erste Demonstrationen zeigen die hohe Präzision des Verfahrens: Strukturen mit Details von nur 212 Nanometern konnten erfolgreich gedruckt werden. Langfristig hoffen die Forscher, mit der Technik sogar großflächigen 3D-Mikrodruck zu ermöglichen.
Laut Professor Xiong liefert die Forschung einen technologischen Ansatz, um die Produktion von Mikrobauteilen für Hightech-Anwendungen zu revolutionieren. Noch ist es zwar ein weiter Weg bis zur industriellen Fertigung. Doch das Team ist optimistisch, mit der neuen Technik auf dem besten Weg dorthin zu sein.
Weitere Informationen: Binzhang Jiao Jiao et al, Acousto-optic Scanning Spatial-switching Multiphoton Lithography, International Journal of Extreme Manufacturing (2023). DOI: 10.1088/2631-7990/ace0a7
