Deutsches Forschungsprojekt des HoPro-3D Druckers kombiniert MPP- und DLP-Verfahren für Wirtschaftlichkeit

In einem gemeinsamen Forschungsprojekt, welches den Namen „Hohe Produktivität und Detailtreue in der additiven Fertigung durch Kombination von UV-Polymerisation und Mehrphotonenpolymerisation – HoPro-3D“ trägt, hat das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) sich mit der Herstellung von hochaufgelöster Mikrobauteile durch Fotovernetzung beschäftigt und im Zuge dessen eine neue Anlage hierfür entwickelt. Das Ziel, welches mit dieser Forschung erreicht werden sollte, bezieht sich auf die wirtschaftliche, aber auch kundenspezifische Herstellung von Polymere Mikrostrukturen.

Zu den Projektpartnern dieser Forschung zählen für das Fraunhofer ILT die LightFab GmbH aus Aachen, die Bartels Mikrotechnik GmbH aus Dortmund und die Miltenyi Biotec GmbH aus Bergisch Gladbach, die zielführend an dem Projekt HoPro-3D mit gearbeitet haben. Der neuartige 3D-Drucker, der somit entwickelt und hergestellt worden ist, soll für eine schnelle flächige Belichtung sorgen – auch bekannt als scrolling Digital Light Processing (DLP) – der ebenfalls einen hochaufgelösten Laserprozess – Multiphotonenpolymeriation (MPP) – enthält.

Ein Test-Teil aus der HoPro-3D Maschine (Bild: Fraunhofer ILT)

Einzelheiten des 3D-Druckers HoPro-3D

Konkret handelt es sich bezüglich des Belichtungssystems des Druckers um zwei Optionen, die für den Anwender frei wählbar sind. Diese unterscheiden sich konkret in entweder hohe Aufbauraten (scrolling DLP) oder hohe Präzision (MPP). Bei jenem DLP-Modus verfügt über eine Wellenlänge von insgesamt 365 nm und ist in der Lage die Basisstruktur eines Mikrobauteils mit einer Pixelauflösung von 10 μm zu belichten. Um dies durch den MPP-Modus zu ergänzen, können hierbei noch Konturlinien mit einer Auflösung von ungefähr 2 μm ergänzt werden. Durch die Eigenschaften des HoPro-3D Drucker können Bauteile mit einer Grundfläche von bis zu 60 x 100 mm² hergestellt werden.

Das Forschungsprojekt von Fraunhofer ILT und Projektpartner zeigt außerdem die Steuerungssoftware des neuartig entwickelten 3D-Druckers, der somit dem Anwender die Möglichkeit gibt, einen problemlosen Wechsel zwischen den beiden Belichtungsmodulen durchzuführen. Da Sie sich vermutlich nun fragen, wann ein solcher Wechseln zwischen den einzelnen Druckverfahren am sinnvollsten ist, liefert Ihnen darauf die CAD-Daten die entscheidende Antwort, denn Sie können während des Schicht-für-Schicht Auftragen des Bauteils mehrmals zwischen den beiden Modulen hin und her wechseln. Dr. Martin Wehner, Leiter der Gruppe Biofabrikation am Fraunhofer ILT, gibt Einblicke zum aktuellen Stand des Forschungsprojekts: „Das Konzept steht und die entsprechende Maschine ist aufgebaut und bereits ausführlich erprobt“. Bereits im Frühjahr diesen Jahres wurde die Maschine getestet und entsprechend den Zielen der Forschungspartner optimiert. Durchgeführt wurde dies im Zuge des Fraunhofer-Netzwerks SiCellNet, welches als bekannte Anlaufstelle für die Erforschung, Herstellung und Testung von neuen Werkzeugen und Fertigungstechniken gilt.

Außerdem wird im aktuellen Folgeprojekt „Präzises Aufbauen durch Nahtlosen 3D-Druck hoher Auflösung – PANDA“ an der Erweiterung der Leistungsfähigkeit von DLP-gestützten Verfahren geforscht, wessen Ergebnisse und Erkenntnisse in weiterer Folge in die Forschung der HoPro-3D Anlage mit einfließen sollen.

Der Kombinationsprozess im Testverfahren (Bild: Fraunhofer ILT)

Schnelle und präzise Herstellung für mikrofluidischen Chips

Da der 3D-Druck insgesamt Vorteile für Kosten und Zeit liefert, ist dies mit der neu entwickelten Maschine noch einmal stärker ausgeprägt, da hierbei während des Druckprozesses nicht zwischen verschiedenen Maschinen gewechselt werden muss und somit kleinere Funktionselemente direkt in größere Bauteile integriert werden können. Dies bringt nicht nur eine höhere Wirtschaftlichkeit, sondern auch Präzision mit sich. Und die Palette an unterschiedlichen Anwendungsfelder, die von der HoPro-3D Maschine profitieren können, ist groß. Hierunter fällt zum Beispiel die Herstellung von mikrofluidischen Chips für Labordiagnostik und Schnelltests, wie auch mikromechanische Bauteile oder sogar komplette Mikrofluidiksysteme, welche eine effizientere Point-of-Care-Diagnostik versprechen. Falls Sie mehr darüber erfahren möchten, dann finden Sie HIER die Pressemitteilung des Fraunhofer-Instituts ILT

Was ist Ihre Meinung zu dem neu entwickelten 3D-Drucker HoPro-3D? Teilen Sie es uns mit und kontaktieren Sie uns. Möchten Sie eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der Additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach? Registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter und folgen Sie uns auf Facebook und Twitter um stets auf dem Laufenden zu bleiben! Außerdem sind wir auch auf LinkedIN und auf Youtube zu finden.

*Titelbildnachweis: Fraunhofer ILT