3D-Druck

KIT-Forscher entwickeln selektiv löschbare 3D-Tinte

| Redakteur: Lilli Bähr

Wissenschaftler haben mehrere 3D-Tinten entwickelt, die sich unabhängig voneinander löschen lassen. Die REM-Aufnahmen zeigen den selektiven Abbau der lasergeschriebenen dreidimensionalen Strukturen. (Skalierung 20 µm)
Wissenschaftler haben mehrere 3D-Tinten entwickelt, die sich unabhängig voneinander löschen lassen. Die REM-Aufnahmen zeigen den selektiven Abbau der lasergeschriebenen dreidimensionalen Strukturen. (Skalierung 20 µm) (Bild: Nature Communications)

Forscher am KIT haben mehrere 3D-Tinten entwickelt, die sich selektiv löschen lassen. Dadurch ist es nun möglich, über direktes Laserschreiben hochpräzise Strukturen auf der Mikro- und Nanoskala gezielt ab- und aufzubauen.

Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben nun 3D-Tinten entwickelt, die sich selektiv löschen lassen. Dies ermöglicht es, lasergeschriebene Mikrostrukturen selektiv und sequenziell abzubauen und wieder aufzubauen. In der Zeitschrift Nature Communications stellt das Team die neuen Fotolacke vor.

Direktes Laserschreiben ermöglicht filigrane Strukturen

Im 3D-Druck lassen sich über direktes Laserschreiben mikrometergroße Strukturen für viele Anwendungsbereiche fertigen – von der Biomedizin über die Mikroelektronik bis hin zu optischen Metamaterialien. Hierbei fungiert ein computergesteuerter fokussierter Laserstrahl als Stift und erzeugt die gewünschte Struktur in einem Fotolack. So lassen sich dreidimensionale Strukturen mit Details im Submikrometerbereich herstellen.

3D-Tinte löschen durch reversible Bindung

Bereits vor mehr als einem Jahr war es Forschern des KIT gelungen, die Möglichkeiten des direkten Laserschreibens zu erweitern: Die Arbeitsgruppen von Professor Martin Wegener am Institut für Angewandte Physik (APH) und am Institut für Nanotechnologie (INT) des KIT und von Professor Christopher Barner-Kowollik entwickelten eine löschbare Tinte für den 3D-Druck . Dank einer reversiblen Bindung lassen sich die Bausteine der Tinte wieder voneinander trennen.

Selektiver Auf- und Abbau von Mikrostrukturen

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.

SEMINARTIPP Das Seminar „3D-Druck in der direkten digitalen Fertigung“ vermittelt die Technik, Eignung und Voraussetzung des 3D-Drucks und gibt den Teilnehmern einen Überblick über die Entwicklungen, Möglichkeiten und Grenzen.
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Spaltbare Fotolacke inspiriert von abbaubaren Biomaterialien

Bei der Herstellung der spaltbaren Fotolacke ließen sich die Forscher von abbaubaren Biomaterialien inspirieren: Die Fotolacke basieren auf Silanverbindungen, die sich leicht trennen lassen. Bei Silanen handelt es sich um Silizium-Wasserstoff-Verbindungen. Die Wissenschaftler bereiteten sie durch gezielten Atomaustausch für die Fotolacke auf. So sollen sich Mikrostrukturen gezielt unter milden Bedingungen abbauen lassen, ohne dabei Strukturen mit anderen Materialeigenschaften zu beschädigen – ein wesentlicher Vorteil gegenüber früheren löschbaren 3D-Tinten. Die neuen Fotolacke enthalten außerdem das Monomer Pentaerythritoltriacrylat, das den Schreibprozess verbessern soll, ohne die Löschbarkeit zu beeinträchtigen.

Die Originalpublikation wurde in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Tinte für 3D-Drucker erstmals lösbar

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19.05.17 - Forscher des KIT haben ein Verfahren entwickelt, bei dem sich die 3D-Tinte von 3D-gedruckten Mikrostrukturen wieder auflösen und neu drucken lässt. lesen

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