Nieuwe techniek: betaalbare 3D-printing met hoge resolutie en complexe structuren met twee lasers

AmsterdamOnderzoekers van Purdue University hebben een nieuwe methode ontwikkeld om twee lasers voor 3D-printen te gebruiken, wat de productie van gedetailleerde structuren goedkoper maakt. Normaal gesproken maakt twee-foton polymerisatie gebruik van dure femtoseconde lasers die materialen nauwkeurig kunnen verharden, maar erg prijzig zijn. Volgens onderzoeksteamleider Xianfan Xu is deze hoge kostprijs de reden waarom de technologie niet veel wordt gebruikt in de productie.

De nieuwe methode maakt gebruik van een goedkopere laser die zichtbaar licht uitzendt, samen met een snellere laser die infrarood licht uitzendt. Dit verlaagt het stroomverbruik van de dure snelle laser met wel 50%. Hierdoor wordt het 3D-printproces kosteneffectiever en kan het in meer toepassingen worden gebruikt.

Xu verduidelijkte dat 3D-printen met hoge resolutie diverse toepassingen kent, waaronder:

• 3D-elektronicatoestellen
• Micro-robots voor de biomedische sector
• 3D-structuren of steigers voor weefseltechniek

Hun nieuwe 3D-printtechniek kan eenvoudig worden geïmplementeerd in bestaande femtoseconde laser 3D-printer systemen.

Het onderzoeksteam streefde naar snellere en goedkopere printtechnieken. Ze vervingen de dure femtoseconde laser door een minder kostbare laser voor de eerste stap. Deze stap vermindert het aantal blokkeringselementen in het materiaal voordat het printproces begint.

Lees ook:

Vandaag · 00:09

Seizoensgebonden stemmingspatronen onthuld via digitale biomarkers

Onderzoekers hebben een nieuwe techniek ontwikkeld waarbij twee soorten lasers worden gebruikt: een nanoseconde laser van 532 nm en een femtoseconde laser van 800 nm. Ze moesten een goede balans vinden tussen de effecten van de twee lasers op het materiaal. Hiervoor hebben ze een nieuw wiskundig model gemaakt om de chemische processen te begrijpen. Dit model stelde hen in staat om te berekenen hoe de lasers samen werken en de belangrijke processen te identificeren om het vermogen van de femtoseconde laser te verminderen en toch goede printresultaten te behalen.

Na het verbeteren van hun nieuwe methode, testten onderzoekers deze om verschillende 2D- en 3D-ontwerpen te maken. Ze slaagden erin om kleine houtstapelstructuren van 25 x 25 x 10 micrometer te creëren, een minuscule buckybol, een chirale structuur en een klavervierknoop. De tests toonden aan dat de nieuwe methode het laservermogen met wel 80% verminderde voor 2D-ontwerpen en met maximaal 50% voor 3D-ontwerpen.

Deze nieuwe manier van printen kan de productie van goederen revolutioneren. Het kan helpen bij het ontwikkelen van nieuwe apparaten voor elektronica en gezondheidszorg. Door goedkopere printopties kunnen meer mensen gebruikmaken van hoogwaardige 3D-printing. Dit kan de innovatie in veel sectoren versnellen.

Dit onderzoek kan een grote meerwaarde betekenen voor kleine ondernemingen en onafhankelijke uitvinders. Lagere kosten zouden het eenvoudiger maken om gedetailleerde 3D-prototypes te creëren. Bovendien zou het meer scholen toegang kunnen geven tot geavanceerde 3D-printtechnologie, wat praktisch leren en nieuwe ideeën stimuleert.

De onderzoekers streven ernaar 3D-printen sneller en goedkoper te maken. Als ze daarin slagen, kan de technologie breder beschikbaar worden en in veel sectoren worden toegepast. Dit zou een grote vooruitgang betekenen voor 3D-printen, waardoor complexe, hoogwaardige structuren kunnen worden gecreëerd.