Ny studie: Prisvärd högupplöst 3D-utskrift för komplexa strukturer med två lasrar sparar pengar.

StockholmForskare vid Purdue University har utvecklat ett nytt sätt att använda två lasrar för 3D-utskrift, vilket gör det billigare att producera detaljerade strukturer. Vanligtvis förlitar sig två-foton polymerisation på dyra femtosekundlasrar, som kan solidifiera material med hög precision men är mycket kostsamma. Enligt forskningsteamets ledare, Xianfan Xu, är denna höga kostnad orsaken till att tekniken inte ofta används inom tillverkning.

Den nya metoden använder en billigare laser som avger synligt ljus tillsammans med en snabb laser som avger infrarött ljus. Detta minskar energibehovet från den dyra snabba lasern med upp till 50%. Därmed blir 3D-utskriftsprocessen mer kostnadseffektiv och kan användas i fler tillämpningar.

Xu förklarade att högupplöst 3D-utskrift har många användningsområden. Dessa omfattar bland annat:

• 3D-elektroniska enheter
• Mikrorobotar för biomedicinska ändamål
• 3D-strukturer eller ställningar för vävnadsteknik

Deras nya metod för 3D-utskrift kan enkelt integreras i befintliga system för femtosekundlaser-3D-utskrift.

Forskarteamet ville göra utskriftsprocessen snabbare och billigare. De bytte ut den dyra femtosekundlasern mot en billigare laser i det första steget. Det här steget minskar antalet blockeringsmedel i materialet innan utskriften börjar.

Läs också:

Idag · 20:04

Litet chip styr ljus för biologisk styrning

Forskare har utvecklat en ny teknik som använder två typer av lasrar: en 532 nm nanosekundlaser och en 800 nm femtosekundlaser. De behövde hitta rätt balans mellan de två lasrarnas effekter på materialet. För att uppnå detta skapade de en ny matematisk modell för att förstå de kemiska processerna involverade. Denna modell gjorde det möjligt för dem att beräkna hur lasrarna samarbetar och identifiera de avgörande processerna för att minska effekten hos femtosekundlasern samtidigt som man fortfarande uppnådde bra utskriftsresultat.

Efter att ha förbättrat sin nya metod testade forskarna den för att skapa olika 2D- och 3D-designs. De lyckades tillverka små trädhögsstrukturer som mäter 25 x 25 x 10 mikrometer, en minimal buckyball, en kiral struktur och en trebågsknut. Tester visade att den nya metoden minskade det nödvändiga laserbehovet med upp till 80 % för 2D-designs och upp till 50 % för 3D-designs.

Detta nya sätt att skriva ut kan förändra hur saker tillverkas. Det kan bidra till att skapa nya enheter inom elektronik och hälso- och sjukvård. Billigare utskrifter innebär att fler kan använda högkvalitativ 3D-utskrift. Detta kan påskynda framväxten av nya idéer inom många områden.

Denna forskning kan i hög grad gynna småföretag och enskilda uppfinnare. Minskade kostnader kan göra det enklare att skapa detaljerade 3D-prototyper. Dessutom kan det möjliggöra att fler skolor får tillgång till avancerad 3D-utskriftsteknik, vilket främjar praktiskt lärande och nya idéer.

Forskarna strävar efter att göra 3D-utskrifter snabbare och billigare. Om de lyckas kan detta göra tekniken mer tillgänglig och använd inom många branscher. Det skulle vara ett stort framsteg för 3D-utskrifter och möjliggöra skapandet av komplexa, högkvalitativa strukturer.