{"id":48170,"date":"2023-06-15T00:01:48","date_gmt":"2023-06-14T22:01:48","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=48170"},"modified":"2023-06-15T11:14:05","modified_gmt":"2023-06-15T09:14:05","slug":"3d-gedruckte-nanometerstrukturen-aus-quarzglas-150620231","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/3d-gedruckte-nanometerstrukturen-aus-quarzglas-150620231\/","title":{"rendered":"Neues sinterfreies Verfahren f\u00fcr 3D-gedruckte Quarzglasstrukturen im Nanometerbereich"},"content":{"rendered":"

Ein neues am Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie (KIT) entwickeltes 3D-Druckverfahren f\u00fcr Quarzglas sorgt derzeit ordentlich f\u00fcr Furore. Dem Team rund um Dr. Jens Bauer ist es n\u00e4mlich gelungen, eine Vielfalt an Nanometer-Quarzglasstrukturen mittels 3D-Druck zu fertigen und dabei v\u00f6llig ohne Sintern auszukommen. Die 3D-gedruckten Quarzglasstrukturen im Nanometerma\u00dfstab k\u00f6nnen auch direkt auf Halbleiterchips gedruckt werden. Mit diesem neuen Verfahren im 3D-Druck von Glas<\/a> ergeben sich viele interessante und zukunftsweisende M\u00f6glichkeiten f\u00fcr Hightech-Anwendungen, Photonik und Mikrooptik.<\/p>\n

Innovation und Forschung werden am KIT gro\u00df geschrieben. Zusammen mit der Universit\u00e4t Heidelberg bildet das Institut f\u00fcr Nanotechnologie (IFT) des KIT das Exzellenzcluster 3D Matter Made to Order<\/em>, dessen Ziel es ist, additive 3D-Fertigungsverfahren auf das n\u00e4chste Level zu bringen. IFT-Leiter Dr. Jens Bauer und seiner Forschungsgruppe gelang nun unter Mitarbeit von Wissenschaftlern der University of California Irvine und des Medizintechnikunternehmens Edwards Lifesciences in Irvine ein entscheidender Schritt Richtung Zielsetzung des Exzellenzclusters.<\/p>\n

Bisher waren Techniken, die auf Partikelsintern beruhen, vorherrschend im 3D-Druck von Quarzglas. Beim Sintern von Nanopartikel auf Siliziumdioxidbasis sind allerdings 1100\u00b0C n\u00f6tig, was zu hei\u00df f\u00fcr beispielsweise das Bedrucken von Halbleiterchips ist. Der Einsatz der gedruckten Quarzglasstrukturen in der Mikrosystemtechnik ist dann nicht m\u00f6glich und daher gelangen auch keine nennenswerten technologischen Durchbr\u00fcche. Das neue Verfahren der Forschungsgruppe rund um Dr. Jens Bauer kommt mit fast nur halb so hohen Temperaturen aus.<\/p>

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3D-gedruckte Quarzglasstrukturen durch Laser-Lithographie<\/h3>\n

Als Ausgangsmaterial dient ein eigens entwickeltes hybrides organisch-anorganisches Polymerharz. Dieses fl\u00fcssige Harz<\/a> besteht wiederum aus polyedrischen oligomeren Silsesquioxan-Molek\u00fclen (POSS). Das sind winzige, k\u00e4figf\u00f6rmige Siliziumdioxidmolek\u00fcle, die mit organischen funktionellen Gruppen versehen sind. Beim 3D-Druck dieses POSS-Harzes setzten die Forscher auf die Dip-In-Laser-Lithographie (DiLL). Das Objekt wird bei dieser auf SLA-<\/a>basierenden Technik von oben nach unten gedruckt. Sobald die 3D-gedruckte, organisch-anorganische Nanostruktur dann geformt ist, wird sie in einem Rohrofen an der Luft auf 650\u00b0C erhitzt. Dadurch werden die organischen Bestandteile des Basisharzes ausgetrieben und die anorganischen Komponenten des POSS-Harzes verbinden sich. In der Nachbearbeitung<\/a> werden die gedruckten Objekte 20 Minuten lang in ein Isopropanol-Alkohol-Bad gelegt, damit sich das verbleibende unausgeh\u00e4rtete Harz l\u00f6st. Das Resultat des Verfahrens ist dann eine vollst\u00e4ndige und durchgehende Struktur aus Quarzglas im Mikro- oder Nanobereich. Da das POSS-Harz selbst ein Silzium-Sauerstoff-Molekularnetzwerk ist, handelt es sich bei den gedruckten Endstrukturen um Quarzglas aus reinem Siliziumdioxid, das ganz ohne Sintern und mit niedrigen Temperaturen auskommt. \u201eDie niedrigere Temperatur erlaubt es, robuste, transparente und frei geformte optische Glasstrukturen direkt auf Halbleiterchips zu drucken, und zwar mit der f\u00fcr die Nanophotonik mit sichtbarem Licht erforderlichen Aufl\u00f6sung\u201c, erkl\u00e4rt Bauer.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"3D-gedruckte

Das Verfahren wurde an mehreren komplexen, 3D-gedruckten Quarzglasstrukturen getestet.<\/p><\/div>\n

Das Team hat das Verfahren an mehreren Objekten getestet und stellte verschiedene Strukturen im Nanoma\u00dfstab her, darunter photonische Kristalle aus freistehenden Balken, parabolische Mikrolinsen und Mikroobjektive. Die erhaltenen nanonmeterfeinen Strukturen wiesen alle ein optisch einwandfreies und transparentes Glas mit hoher Aufl\u00f6sung auf und dar\u00fcber hinaus auch ausgezeichnete mechanische Eigenschaften. Die Quarzglas-Strukturen trotzen so schwierigen chemischen und thermischen Bedingungen und verf\u00fcgen \u00fcber eine vierfache Aufl\u00f6sungsverbesserung, die die Nanophotonik mit sichtbarem Licht erm\u00f6glicht. Durch diese Resultate ergeben sich zahlreiche Einsatzm\u00f6glichkeinen und das Verfahren mit dem POSS-Material setzt Ma\u00dfst\u00e4be f\u00fcr den Mikro- und Nano-3D-Druck von anorganischen, festen K\u00f6rpern. Weitere Informationen finden Sie HIER<\/a>.<\/p>\n

Denken Sie, dass dieses neue Verfahren den 3D-Druck im Nanometerbereich revolutionieren wird? <\/span>Lassen Sie uns dazu gerne einen Kommentar da oder teilen Sie es uns auf\u00a0Facebook<\/a>,\u00a0Twitter<\/a>,\u00a0LinkedIN\u00a0<\/a>oder\u00a0Xing<\/a>\u00a0mit. M\u00f6chten Sie au\u00dferdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der Additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren\u00a0w\u00f6chentlichen Newsletter!<\/a><\/p>\n

*Bildnachweise: Dr.Jens Bauer, KIT
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Ein neues am Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie (KIT) entwickeltes 3D-Druckverfahren f\u00fcr Quarzglas sorgt derzeit ordentlich f\u00fcr Furore. Dem Team rund um Dr. Jens Bauer ist es n\u00e4mlich gelungen, eine Vielfalt an Nanometer-Quarzglasstrukturen mittels 3D-Druck zu fertigen und dabei v\u00f6llig ohne…<\/p>\n","protected":false},"author":6102,"featured_media":48191,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"content-type":"","footnotes":""},"categories":[37,49,13],"tags":[],"class_list":["post-48170","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-3d-technologie","category-aktuelles","category-forschung"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/48170","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6102"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=48170"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/48170\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":48195,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/48170\/revisions\/48195"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/48191"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=48170"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=48170"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=48170"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}