Fraunhofer ILT kombiniert DLP und Multiphotonenpolymerisation in einem 3D-Drucker
Das Drucken von Objekten im mikroskopischen Bereich ist unter anderem für Anwendungen in der Biomedizin sehr interessant, wie auch kürzlich in einem Artikel über ein Projekt am KIT erwähnt. Ingenieure bei Fraunhofer ILT arbeiten derzeit an einem 3D-Drucker, der die beiden Technologien Stereolithographie und Multiphotonenpolymerisation (MPP) kombinieren kann. Diese Technologie ist vielversprechend, da sie es möglich machen könnte Objekte mich großer Geschwindigkeit zu drucken, ohne bei der Genauigkeit der Teile einbüßen zu müssen.
Gemeinsam mit der LightFab GmbH aus Aachen, der Bartels Mikrotechnik GmbH aus Dortmund und Miltenyi Biotec GmbH aus Bergisch Gladbach arbeiten die Forscher des Fraunhofer ILT an dem Projekt HoPro-3D. Das Projekt, das mit vollem Namen „Hohe Produktivität und Detailtreue in der additiven Fertigung durch Kombination von UV-Polymerisation und Mehrphotonenpolymerisation“ heißt, wird sowohl von der EU als auch dem Land NRW gefördert. Es startete am 1. November 2018.
Bildnachweis: Fraunhofer ILT, Aachen
Mit zwei Systemen in einer Maschine Zeit gewinnen
Die neue Maschine soll makroskopische Polymerstrukturen mit Auflösung bis in den Submikrometerbereich herstellen. Bisher mussten hierfür separate Verfahren verwendet werden. Zum einen SLA oder DLP oder zum anderen MPP im mikroskopischen Maßstab. Für die Herstellung von sehr feinen Strukturen eignet sich am besten Multiphotonenpolymerisation, was mit 100 nm sehr präzise ist aber nur 10 µm³ pro Sekunde erstellen kann. Im Vergleich dazu ist SLA oder DLP mit 1 mm³ pro Sekunde deutlich schneller, aber nicht so präzise.
Die Projektgruppe kombiniert nun die beiden Systeme in einer Maschine, mit zwei wählbaren Belichtungssystemen, welche entweder hohe Aufbauraten oder hohe Präzision bieten. „Der Vorteil besteht im Zusammenspiel beider Verfahren: Je nach Bedarf soll zwischen den Belichtungssystemen im Prozess gewechselt werden“, erklärt Dr. Martin Wehner, HoPro-3D-Projektleiter am Fraunhofer ILT. „Die Herausforderung steckt damit in der Prozesssteuerung. Das Konzept steht, derzeit wird eine entsprechende Maschine aufgebaut.“
Bildnachweis: Fraunhofer ILT, Aachen
Außerdem wird auch an einer Steuerungssoftware gearbeitet, die anhand der CAD-Daten, automatisch entscheiden soll, welches Verfahren wann am sinnvollsten ist. Schlussendlich muss der Wechsel dieser beider Verfahren reibungslos funktionieren und die Strukturen in einem Harzbad ohne Wechsel des Photoharzes aufgebaut werden können. Dafür werden verschiedene Materialien untersucht.
Anwendungen auch außerhalb der Biomedizin
Durch die Kombination beider Verfahren können neben Bauteilen für die biomedizinische Analysetechnik auch optische Funktionselemente wie Linsen oder Prismen mit hoher Präzision hergestellt werden.
Nähere Informationen können sie HIER finden.
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Bildnachweise: Fraunhofer ILT, Aachen.
