Worldwide China

Neue 3D-Tinten lassen sich gezielt löschen

Selektive Tintenkiller für 3D-Druck

| Autor / Redakteur: Monika Landgraf* / Christian Lüttmann

Dreidimensionale Mikrostrukturen aus verschiedenen spaltbaren Fotolacken (Ausschnitt)
Bildergalerie: 1 Bild
Dreidimensionale Mikrostrukturen aus verschiedenen spaltbaren Fotolacken (Ausschnitt) (Bild: Nature Communications)

3D-Drucker sind längst Standard in der Technik. Doch immer wieder entwickeln Forscher neue Methoden für noch bessere Anwendungen – so auch ein Team mit Beteiligung des Karlsruher Instituts für Technologie. Dort hat man neue 3D-Tinten hergestellt, die sich gezielt einzeln löschen lassen, ohne dass andere Strukturen des gedruckten Objekts beschädigt werden.

Karlsruhe – Der 3D-Druck gewinnt stetig an Bedeutung, da er das effiziente Fertigen auch komplexer Geometrien ermöglicht. Als besonders vielversprechendes Verfahren gilt das direkte Laserschreiben: Ein computergesteuerter fokussierter Laserstrahl fungiert als Stift und erzeugt die gewünschte Struktur in einem Fotolack. So lassen sich dreidimensionale Strukturen mit Details im Submikrometerbereich herstellen. „Die hohe Auflösung ist besonders attraktiv für Anwendungen, die hochpräzise filigrane Strukturen erfordern, wie in der Biomedizin, in der Mikrofluidik, in der Mikroelektronik oder für optische Metamaterialien“, erklären Prof. Christopher Barner-Kowollik und Dr. Eva Blasco Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

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

Inspiriert von Biomaterialien

Nun haben die Wissenschaftler ihre Neuerung wesentlich verfeinert: in Form von mehreren Tinten, 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.

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 lassen sich Mikrostrukturen gezielt unter milden Bedingungen abbauen, 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 nach Angabe der Forscher wesentlich verbessert, ohne die Löschbarkeit zu beeinträchtigen.

Originalpublikation: David Gräfe, Andreas Wickberg, Markus Michael Zieger, Martin Wegener, Eva Blasco & Christopher Barner-Kowollik: Adding chemically selective subtraction to multi-material 3D additive manufacturing. Nature Communications. 2018; DOI: 10.1038/s41467-018-05234-0

* M. Landgraf, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 76131 Karlsruhe

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 45428596 / Wissenschaft & Forschung)