3D-Druck Forscher ermöglichen erstmals 3D-Laserdruck in Farbe

Die Industrie nutzt seit einigen Jahren 3D-Drucker auf Laserbasis. Allerdings sind die Geräte teuer, groß und drucken nur weiß. Ein Team der Universität Duisburg-Essen ändert dies und hat jetzt Farbe ins Spiel gebracht.

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Lüftungsgitter in Flugzeugkabinen, Serienbauteile in Autos und neuerdings auch Mascara-Bürsten – wenn es auf Präzision und gute mechanische Eigenschaften ankommt, setzt die Industrie auf den 3D-Laserdruck. Nachteil bei dieser Technologie: die Geräte sind teuer, groß und drucken nur weiß.

Für den privaten Gebrauch gibt es Tischgeräte, aber die wiederum können nur schwarz drucken – bis jetzt. Ein Team vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) ermöglichen jetzt erstmals den 3D-Laserdruck in Farbe.

Die Zauberzutaten dafür sind Nanopartikel und Diodenlaser. Damit sollen die Laserdrucker für den Küchentisch nicht nur preiswerter und kleiner werden – sondern auch farbig: „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.

Damit es bunt wird, müssen die Wissenschaftler ein wenig 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.

Polymer-Pulverkörnchen mit Nanopartikeln aus Silber beschichten

Da hatte das Team eine Idee, um zwei Fliegen mit einer Klappe zu schlagen: Die Wissenschaftler beschichteten die Pulverkörnchen mit Nanopartikeln aus Silber. Dazu muss man wissen: In den winzigen Dimensionen des millionstel Millimeters haben Materialien mitunter überraschende Eigenschaften. So erscheint Silber gelb, Nanogold hingegen ist rot bis violett.

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 – nachzulesen in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Advanced Optical Materials“, das den Artikel für das Cover ausgewählt hat.

Farben in diesem Verfahren sind keine Grenzen gesetzt

„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.

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