Home Forschung & Bildung neues SLS-Verfahren: farbige Objekte unter geringem Energieaufwand herstellen

neues SLS-Verfahren: farbige Objekte unter geringem Energieaufwand herstellen

Ein Forscherteam des spanischen Instituts für Photonische Wissenschaften (IFCO) fand nun einen Weg, um beim 3D-Druck mit Selektivem Lasersintern (SLS) auch weiße oder gar farbige Objekte mit geringem Energieaufwand herzustellen.

Es scheint fast so, als wären der Welt der additiven Fertigung kaum Grenzen gesetzt. Eine der wenigen die es tatsächlich gibt ist die Tatsache, dass nicht alle 3D-Druckverfahren in Farbe 3D-drucken können. Dies gilt beispielsweise für selektives Lasersintern (SLS) oder auch Stereolithographie (SLA).

Diesem Problem nahmen sich nun Forscher des in Spanien ansässigen Institut für Photonische Wissenschaften (IFCO) an und entwickelten eine schnelle, kostengünstige 3D-Druckemethode, um farbige und weiße Objekte unter Verwendung von SLS und SLA 3D-drucken zu können. Diese Forschung wurde bereits unter dem Titel “Weißer und bunter 3D-Druck basierend auf resonanten photothermischen Sensibilisatoren” in der ACS-Zeitschrift Nano Letters publiziert.

Bei selektivem Lasersintern (SLS) kommt ein Laser als Energiequelle um Einsatz, um solide 3D-Strukturen zu erhalten, indem bestimmte Bereiche des Materials, meist Nylon oder Polyamid, gesintert werden. Um das Sintern von Polymerpulvern zu erleichtern, kamen in den letzten Jahren verstärkt photothermische Sensibilisierungsmittel zum Einsatz.

Die Forscher des Spanischen IFCO machten es sich neben dem Vorhaben, farbige oder weiße Objekte mit SLS herzustellen, ebenso zur Aufgabe den Energiebedarf eines solchen Prozesses zu reduzieren. Durch das Hinzufügen bestimmter Verbindungen, genannt Photosensibilisatoren, zu einem Polymerpulver gelang es den Forschern nun eben dieses Ziel umzusetzen. Die genannten Photosensibilisatoren sind meist Kohlestoff-Nanoröhrchen, Ruß oder Graphen und haben im Gegensatz zu Polymeren die Fähigkeit, Licht viel stärker zu absorbieren und überdies Wärme zu übertragen. Diese Fähigkeiten erlauben somit die Verwendung eines kostengünstigeren Lasers mit geringerer Leistung, was wiederum den Energieverbrauch reduziert.

Der Einsatz dieser Photosensibilisatoren auf Kohlenstoffbasis erlaubt jedoch nur den 3D-Druck von grauen oder schwarzen Objekten. Nun sind die Forscher auf der Suche nach einem äquivalenten Photosensibilisator, der den Farbdruck im SLS-3D-Druckverfahren ermöglicht.

“Um mit dieser Methode weiße oder bunte Drucke zu erzeugen, werden sichtbar transparente Äquivalente benötigt. Hier adressieren wir dieses Problem, indem resonante photothermische Sensibilisatoren aus plasmonischen Nanopartikeln entworfen werden, die im nahen Infrarot stark absorbieren, während sie nur minimal mit sichtbarem Licht interagieren,” erklären die Forscher.

Um die Vision, buntes Nanokompositpulver zu erzeugen, in die Realität umzusetzen, beschichteten die Forscher Gold-Nanostäbchen mit Siliciumdioxid, bevor diese mit Polyamidpulvern gemischt wurden. Dieser Versuch zeigte sich tatsächlich erfolgreich. Im Vergleich zu anderen Kompositen weißt das bunte Nanokompositpulver eine verbesserte Licht-zu-Wärme-Umwandlung auf und kann überdies mit einer geringen Energiequelle gesintert werden.

Mit der Herstellung und Entwicklung dieses bunten Nanokompositpulvers ist es nun also möglich, weiße oder hellfarbige Objekte unter geringem Energieaufwand mit SLS 3D zu drucken. Die Forscher reichten bereits mehrere Patentanmeldungen in Bezug auf diese neue Technologie ein.

“Unsere Ergebnisse eröffnen einen neuen Weg, plasmonische Nanopartikel zu nutzen, um farbenfrohe und funktionelle 3D-gedruckte Objekte herzustellen”, erklären die Forscher.

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