Il processo di stampa 3D della proiezione al femtosecondo come evoluzione della litografia a due fotoni FP-TPL

La stampa 3D a proiezione al femtosecondo accelera 2PP fino a 10.000X
Processo FP-TPL sviluppato dall’Università cinese di Hong Kong e LLNL

La tecnologia di stampa 3D ultraprecisa è un fattore chiave per la produzione di dispositivi biomedici e fotonici di precisione. Tuttavia, la tecnologia di stampa esistente è limitata dalla sua bassa efficienza e dai costi elevati. Il professor Shih-Chi Chen e il suo team del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e dell’Automazione, Università Cinese di Hong Kong (CUHK), hanno collaborato con il Lawrence Livermore National Laboratory per sviluppare il processo di stampa 3D della proiezione al femtosecondo come evoluzione della litografia a due fotoni , da cui la sigla FP-TPL tecnologia di stampa. La storia è stata riportata da Phys.org .

Il nuovo processo implementa un approccio “planare” alla tecnologia di polimerizzazione a due fotoni (2PP o TPP), controllando lo spettro laser tramite la messa a fuoco temporale , una tecnica di microscopia che utilizza il multifotone per catturare rapidamente un intero piano anziché un singolo punto. Nella stampa 3D, il processo di vulcanizzazione laser viene eseguito parallelamente strato per strato anziché con la scrittura punto per punto. Questa nuova tecnica aumenta sostanzialmente la velocità di stampa di 1.000-10.000 volte e riduce i costi del 98 percento. Il risultato è stato recentemente pubblicato anche su Science Journal, confermando la sua svolta tecnologica che porta la stampa 3D su scala nanometrica in una nuova era.

La convenzionale tecnologia di stampa 3D su nanoscala, ovvero la polimerizzazione a due fotoni (TPP o 2PP), opera in modo scansione punto per punto. Pertanto, anche un oggetto delle dimensioni di un centimetro può richiedere alcuni giorni o settimane (velocità di costruzione ~ 0,1 mm3 / ora). Il processo richiede tempo e denaro, il che impedisce applicazioni pratiche e industriali. Per aumentare la velocità, la risoluzione del prodotto finito viene spesso sacrificata.

Il professor Chen e il suo team hanno superato il difficile problema sfruttando il concetto di messa a fuoco temporale, in cui un foglio di luce a femtosecondi programmabile si forma sul piano focale per la nanotrite parallela; questo equivale a proiettare simultaneamente milioni di focolai laser sul piano focale, sostituendo il metodo tradizionale di messa a fuoco e scansione laser in un solo punto. In altre parole, la tecnologia FP-TPL può fabbricare un intero piano entro il tempo in cui il sistema di scansione dei punti produce un punto.

A causa del lento processo di scansione dei punti e della mancanza di capacità di stampare strutture di supporto, i sistemi TPP convenzionali non possono fabbricare grandi strutture complesse e sporgenti. La tecnologia FP-TPL ha superato questa limitazione grazie alla sua elevata velocità di stampa, ovvero le parti parzialmente polimerizzate vengono rapidamente unite prima che possano spostarsi nella resina liquida, il che consente la fabbricazione di strutture complesse e sporgenti su larga scala, come mostrato in Figura 1 (G).

Il professor Chen ha affermato che la tecnologia FP-TPL può essere utile a molti settori; ad esempio, nanotecnologia, materiali funzionali avanzati, micro-robotica e dispositivi medici e di somministrazione di farmaci. A causa della sua considerevolmente aumentata velocità e costi ridotti, la tecnologia FP-TPL ha il potenziale per essere commercializzata e ampiamente adottata in futuro in vari campi, fabbricando dispositivi di dimensioni medio-grandi.

Be the first to comment on "Il processo di stampa 3D della proiezione al femtosecondo come evoluzione della litografia a due fotoni FP-TPL"

Leave a comment