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KIT entwickelt löschbare 3D-Tinte für Laserlithographie-Verfahren

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Aug 18, 2018

Wer würde nicht gerne Stützstrukturen leichter entfernen können nachdem sie gedruckt wurden? Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat dafür nun den ersten Schritt gemacht und löschbare Tinte für das Laserlithographie-Verfahren entwickelt. Das KIT hat zusammen mit der Queensland Universität für Technologie (QUT), Brisbane, Australien zusammengearbeitet.

Beim Laserlithographie-Verfahren wird ein computergesteuerter und gebündelter Lichtstrahl aus einem Laser verwendet und auf eine lichtempfindliche Tinte geworfen. Die Tinte kristallisiert und wird fest, mit diesem Verfahren können sehr filigrane Strukturen im Mikrometerbereich hergestellt werden.

Martin Wegener, Eva Blasco und Christopher Barner-Kowollik entwickelten eine Tinte auf der Basis einer Silanverbindung, welche selektiv entfernt werden kann. Durch diese Möglichkeit können sogar Strukturen von 100 Nanometer gedruckt werden.

“Die hohe Auflösung ist besonders attraktiv für Anwendungen, die hoch präzise filigrane Strukturen erfordern, wie in der Biomedizin, in der Mikrofluidik, in der Mikroelektronik oder für
optische Metamaterialien”, sagt Professor Christopher Barner-Kowollik, Leiter der Makromolekularen Architekturen des KIT-Instituts für Chemische Technologie und Polymer Chemie (ITCP) und der Gruppe für weiche Materialien der QUT.

Woraus besteht die Tinte

Nun haben die Wissenschaftler aus Karlsruhe und Brisbane ihre Neuerung wesentlich verfeinert. Wie sie in der Zeitschrift Nature Communications berichten, haben sie mehrere Tinten entwickelt, sozusagen in verschiedenen Farben, die sich unabhängig voneinander löschen lassen. Dies erlaubt es, die lasergeschriebenen Mikrostrukturen selektiv und sequenziell abzubauen und wieder aufzubauen. So lassen sich beispielsweise bei besonders komplexen Konstruktionen temporäre Stützen errichten und im weiteren Konstruktionsprozess wieder entfernen. Bei dreidimensionalen Gerüsten für das Zellwachstum könnte es möglich sein, Teile zu entfernen und hinzuzufügen, um zu beobachten, wie die Zellen auf solche Veränderungen reagieren. Außerdem gestatten die gezielt löschbaren 3D-Tinten den Austausch beschädigter oder verschlissener Teile in komplexen Konstruktionen.

Die Forscher haben sich von abbaubaren Biomaterialien inspirieren lassen und haben sich für Silan entschieden, welches aus Siliciumwasserstoffverbindungen besteht. Es werden spezielle Atomstrukturen verwendet, damit die Tinte im kristallinen Zustand wieder abgebaut werden kann.

Der ganz klare Vorteil dieser Tinte ist, dass Strukturen wie Stützstrukturen leicht entfernt werden können oder man baut eine Struktur, sobald diese nicht mehr benötigt wird, kann sie gelöscht werden und danach anders wiederaufgebaut werden. Der Designer erlangt dadurch eine größere Freiheit, weil das Bauteil, Aufgrund von Stützstrukturen, manchmal nicht optimal im Bauraum positioniert werden muss.