Fraunhofer ILT sviluppa una stampante 3D di polimerizzazione multi-fotonica DLP con risoluzione submicronica

copyright: © Fraunhofer ILT, Aachen, Germany

Con l’aiuto di LightFab GmbH, Bartels Mikrotechnik GmbH e Miltenyi Biotec GmbH, gli ingegneri dell’Istituto Fraunhofer per la tecnologia laser ILT stanno attualmente costruendo una stampante 3D che combina le tecnologie di stampa 3D DLP (digital light processor) e MPP (polimorfizzazione multifotonica). Il progetto si chiama HoPro-3D, abbreviazione di “Alta produttività e dettaglio nella produzione additiva attraverso la combinazione di polimerizzazione UV e polimerizzazione multi-fotone”.

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Il progetto HoPro-3D, che è finanziato dall’Unione Europea e dallo stato del Nord Reno-Westfalia, cerca di colmare il divario tra la stampa 3D veloce e la stampa 3D ultra precisa. Il più grande svantaggio delle stampanti MPP 3D con risoluzione submicronica è la loro velocità; poiché usano impulsi da un laser a bassa potenza per generare un singolo fotone UV, curano solo un voxel (l’equivalente 3D di un pixel) di materiale alla volta, limitando la loro velocità di costruzione massima a circa 10 μm³ (cubi micron) per secondo. DLP, d’altra parte, è uno dei metodi più veloci di stampa 3D con velocità di costruzione superiori a 1 mm³, pur mantenendo una risoluzione di 10 μm. Per fare un confronto, la risoluzione della stampa 3D MPP è di 100 nm (nanometri), 1.000 volte superiore rispetto ai 10 μm della stampa 3D DLP.

Mettere entrambe queste tecnologie in una stampante 3D permetterebbe di fabbricare rapidamente solidi più grandi con dettagli submicronici. Ad esempio, i dispositivi biomedicali impiantabili con sistemi micromeccanici e microfluidici potrebbero essere stampati in 3D. Anche elementi funzionali ottici come lenti e prismi potrebbero essere integrati negli oggetti. Combinando questa tecnologia con le microstrutture stampate in 3D controllate da circuiti di luce , i circuiti basati sulla luce potrebbero essere stampati in 3D su componenti più grandi.

“Il vantaggio risiede nell’interazione tra le due procedure: a seconda delle esigenze, intendiamo passare da un sistema di esposizione all’altro”, spiega Martin Wehner, project manager HoPro-3D di Fraunhofer ILT. “La sfida che dobbiamo affrontare è il controllo dei processi. Il concetto è stato sviluppato, attualmente è in costruzione una macchina appropriata. “Stanno sviluppando un software di controllo che deciderà autonomamente quale modulo di stampa utilizzare in base alla dimensione della feature stampata in 3D, scambiando liberamente avanti e indietro tra macro e micro Stampa 3D.

Il loro sistema è dotato di LED ad alte prestazioni che emettono alla lunghezza d’onda di 365 nm e un chip DLP con risoluzione HD per litografia; il modulo MPP utilizza un laser a femtosecondi con uno scanner rapido e l’ottica del microscopio. È una stampante 3D “best of both worlds”. Il progetto HoPro-3D avrà una durata di tre anni, essendo iniziato nel novembre 2018, quando è probabile che abbiano una macchina commerciabile.

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