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Neues 3D-Druck-Verfahren Light Sheet Printing als Alternative zur Stereolithographie entwickelt

Von Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

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Karlsruher Institut für Technologie KIT
KIT Karlsruher Institut für Technologie

Bisherige Stereolithografie-Verfahren sind langsam und haben eine geringe Auflösung. Für den schnellen, harzbasierten 3D-Druck von mikrometergroßen Teilen hat ein Forschungsteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), der Universität Heidelberg und der Queensland University of Technology (QUT) ein neues Laserdruckverfahren entwickelt – den 3D-Lichtblattdruck (Light-Sheet 3D-Printing).

Beim Light Sheet Printing werden blaue Laserdioden zur Bildprojektion verwendet. Der rote Laser kreuzt als dünnes „Lichtblatt“ den blauen Strahl senkrecht im Harz und baut so schichtweise präzise und schnell Objekte im Mikrometermaßstab auf.
Beim Light Sheet Printing werden blaue Laserdioden zur Bildprojektion verwendet. Der rote Laser kreuzt als dünnes „Lichtblatt“ den blauen Strahl senkrecht im Harz und baut so schichtweise präzise und schnell Objekte im Mikrometermaßstab auf.
(Bild: Vincent Hahn / KIT)

Beim „Light-Sheet-3D-Druck“ wird blaues Licht in einen Behälter projiziert, der mit einem flüssigen Harz gefüllt ist. Durch das blaue Licht wird das Harz voraktiviert. In einer zweiten Stufe liefert ein roter Laserstrahl die zusätzliche Energie, die zum Aushärten des Harzes erforderlich ist. Wie das KIT mitteilt, lassen sich aber im 3D-Druck nur Harze schnell drucken, die rasch aus dem voraktivierten Zustand in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren. Erst dann kann die nächste Schicht gedruckt werden. Die Rückkehrzeit diktiert folglich die Wartezeit zwischen zwei aufeinander folgenden Schichten und damit die Druckgeschwindigkeit.

Um die Vorteile eines neu entwickelten Harzes – seine Rückkehrzeit beträgt weniger als 100 Mikrosekunden – zu nutzen, haben die Forschenden einen speziellen 3D-Drucker gebaut. Laut KIT werden blaue Laserdioden verwendet, um Bilder mithilfe eines hochauflösenden Displays mit hoher Bildfrequenz in das flüssige Harz zu projizieren. Der rote Laser wird zu einem dünnen „Lichtblatt“-Strahl geformt und kreuzt den blauen Strahl senkrecht im Harz. Mit dieser Anordnung konnte das Team mikrometergroße 3D-Teile in wenigen hundert Millisekunden drucken. In Zukunft wollen die Forscher zentimetergroße 3D-Strukturen drucken und dabei die Auflösung im Mikrometerbereich und die hohe Druckgeschwindigkeit beibehalten.

Zur Originalpublikation in Nature Photonics

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