Deutsche Forscher entwickeln kleinste 3D-gedruckte Gitterstruktur
Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) konnten die bislang kleinste künstlich hergestellte Gitterstruktur dank additiver Fertigungstechnologien produzieren.
Zu diesen Zwecken wurde das Photonic Professional GT 3D Laser-Lithografiesystem vom Hersteller Nanoscribe verwendet. Es dient dazu Objekte auf der Mikro- und Nanoskala herzustellen. Das System arbeitet mit direktem Laserschreiben und einem Zwei-Photonen-Absorptionsprozess. Der Lichtstrahl wird dabei mit einem Mikroskop gebündelt und einem Voxel am Fokuspunkt gebildet, indem zwei Photonen absorbiert werden.
Bislang kleinste 3D-Gitterstruktur
Die extrem belastbare Gitterstruktur besteht aus glasartigem Kohlenstoff und besteht aus Strängen die kürzer als ein Mikron und der Durchmesser weniger als 2 Mikron sind. Der Erhitzungsprozess wurde in einem Vakuum durchgeführt, was die Größe der 3D-Struktur um 80 Prozent reduzieren konnte. Die daraus resultierenden Strukturen sind die bislang kleinsten hergestellten.
Der spezielle Kohlenstoff ist ein Highend-Werkstoff mit glas-, keramik- und graphitähnlichen Eigenschaften. Nach Angaben der Forscher befinden sich die Strukturen sehr nahe an der theoretisch höchsten Belastbarkeit für glasartiges Kohlenstoff-Fachwerk. Unter den Feststoffen hat nur Diamant eine noch höhere spezifische Stabilität.
Durch Pyrolyse 3D-gedruckten polymere Micro-Fachwerke schrumpfen isotrop um 80% und verwandeln sich in Glaskohlenstoff Nano-Fachwerke.
„Diese Nano-Fachwerk Materialien weisen eine Präsenzstärke bis zu 1 GPa auf, bei einer Dichte deutlich unter die von flüssigem Wasser. Daher ist Diamant der einzige Schüttgut mit einem deutlich höheren Zugfestigkeit/Dichte-Verhältnis.“
Es handelt sich bei dieser Studie um einen wesentlichen Schritt nach vorne im Bereich der leichten mechanischen Materialien. Solche Strukturen könnten in einer Reihe von Anwendungen nützlich sein.
Mehr Infos in der Veröffentlichung
Bilder: Nanoscribe
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