3D-Druck in Millimetergröße mit Mikrometerpräzision

Mit dem Nachfolgemodell Photonic Professional GT2 bietet Nanoscribe, Eggenstein-Leopoldshafen, einen neuen 3D-Drucker für die Mikrofabrikation. Dank verbesserter Hard- und Softwarekomponenten sowie dem speziell für größere Volumina entwickelten Druckmaterial IP-Q können nun erstmals auch hochaufgelöste Mikrostrukturen bis zu einer Bauhöhe von 8 mm hergestellt werden. Waren die Nanoscribe-Geräte seit jeher für die additive Fertigung allerfeinster Strukturen geeignet, so lassen sich nun Objekte mit Submikrometerdetails ab typischerweise 160 nm bis in den Millimeterbereich auf einer Fläche von bis zu 100 x 100 mm² in kurzer Zeit realisieren.

Je nach gewünschter Größe und Auflösung stehen den Nutzern auf ihre Anwendungen zugeschnittene Sets mit Objektiven, Substraten, Materialien und automatisierten Prozessen zur Verfügung. Der bedienerfreundliche Workflow des 3D-Drucks ermöglicht die Fabrikation von Einzelelementen mit hoher Formgenauigkeit und Oberflächenglattheit, wie sie z. B. für Mikrolinsen in der Smartphone-Industrie oder für filigrane Gitterstrukturen in der Zellbiologie gebraucht werden. Ebenso können hochpräzise Master für formgebende Verfahren der Serienfertigung auf einer mit anderen additiven Verfahren unerreichbaren Skala hergestellt werden.

„Die Ausweitung der maximalen Druckvolumina in Richtung Makroskala war ein großer Wunsch unserer Kunden und Projektpartner aus der Industrie“, sagt Nanoscribe-Geschäftsführer Martin Hermatschweiler. „Mit diesem Relaunch unserer äußerst erfolgreichen Gerätegeneration Photonic Professional ist es nun gelungen, bisherige physikalische Limitierungen zu überwinden und die Leistungsfähigkeit der Geräte hinsichtlich Produktivität und Schnelligkeit um das bis zu 10-fache zu steigern“, ergänzt Hermatschweiler.

Erweiterte Anwendungsvielfalt für die Industrie

Insbesondere in Bereichen, in denen großvolumige Strukturen im Millimeterbereich gebraucht werden, wie für mikrofluidische Elemente (Filter oder Düsen), für Lab-on-a-Chip-Anwendungen oder beim Mikro Rapid Prototyping, sind mit dem neuen 3D-Drucker Photonic Professional GT2 deutliche Verkürzungen der Produktentwicklungszyklen möglich. Dank der Vielfalt bedruckbarer Substrate können im Bereich der Sensorik und Aktorik verschiedene Produktkomponenten nun schnell und ohne weitere Justage- oder Montagevorgänge zielgenau auf MEMS-Bauteile oder auf Silizium-Chips gedruckt werden. Auch im medizintechnischen Bereich, wie z. B. dem direkten Druck von Mikrooptiken auf Glasfasern für minimal invasive Endoskope oder bei der Herstellung von Mikronadeln zur schmerzfreien Medikamentengabe durch die Haut werden sich mit dem Photonic Professional GT2 neue Möglichkeiten eröffnen.

Funktionsprinzip der Zwei-Photonen-Polymerisation im 3D-Druck

Die Nanoscribe-Systeme kombinieren die Technologie der Zwei-Photonen Polymerisation mit dem Workflow eines gängigen 3D-Druckprozesses. Dabei härtet ein ultrapräzise geführter Fokus eines Femtosekunden-Lasers ein fotosensitives Material Lage für Lage aus. In einem einfachen Workflow unterstützt eine speziell für den Druckprozess entwickelte Software den Import von CAD-Modellen mit umfangreichen Konfigurationsmöglichkeiten samt einer breiten Auswahl voreingestellter Parameter. Eine 3D-Vorschau sowie eine Livecam unterstützen den Anwender in der Anpassung und Überwachung des Druckvorgangs.

Die eigenen Softwareprogramme DeScribe und NanoWrite wurden für die neue Druckergeneration weiterentwickelt. Mit intelligenten Druckstrategien werden bis zu 10-fach höhere Druckgeschwindigkeiten erreicht. Dank der Designfreiheit können die Drucker von Nanoscribe unterschiedlich komplexe Strukturen herstellen: Beispielsweise photonische Strukturen in 2D, hemisphärische Mikrolinsen mit senkrechten Steigungen in 2.5D und anspruchsvolle 3D-Objekte wie gasdynamische Mikrodüsen. Mit replizierbaren Topographien gedruckte Teile können auch als Polymermaster für formprägende Fertigungsverfahren dienen. Unter Anwendung galvanotechnischer Verfahren werden hierfür 3D-gedruckte Polymermaster metallisiert, um als Nickel-Shim für die Massenfertigung beispielsweise im Spritzgießen genutzt zu werden.

Die Zwei-Photonen-Polymerisation stellt die Speerspitze des 3D-Drucks für feinste Strukturen auf der Mikro- und Mesoskala dar. Während andere 3D-Druck-Technologien wie z. B. Polyjet, DLP (Digital Light Processing) oder SLA (Stereolithografie) erst ab dem Zentimeterbereich beginnen, ihre volle Leistung zu entfalten, liegen die Stärken der Photonic Professional GT2 Systeme in der ultra-präzisen 3D-Mikrofabrikation.

www.nanoscribe.de