Un sistema scalabile per la stampa 3D su micro e nanoscala : Stampa laser 3D multimateriale utilizzando un sistema microfluidico integrato

Ricercatori provenienti dalla Germania e dall’Australia ci danno un’idea di un nuovo metodo che hanno creato in ” Stampa laser 3D multimateriale utilizzando un sistema microfluidico integrato “. Mentre gli autori Frederik Mayer, Stefan Richter, Johann Westhauser, Eva Blasco, Christopher Barner-Kowollik e Martin Wegener hanno esplorato ulteriormente il campo in continua espansione della micro-e-nano-laser 3D, hanno visto la necessità di strutture che potrebbero essere create oltre quelli con il tipico ‘materiale costituente unico’.

Il team di ricerca ha creato un sistema scalabile che consente agli utenti di stampare in 3D su microscala e su scala nanometrica, per l’utilizzo in applicazioni come cristalli fotonici, legami a filo, superfici a forma libera, tecnologia ottica, metamateriali meccanici, microscaffolds e molto altro. In precedenza, tali applicazioni venivano gestite con microstrutture stampate in 3D di un solo materiale, prodotto in un modo molto più dispendioso in termini di tempo. La capacità di creare strutture con materiali materiali significa immediatamente un ovvio e sostanziale risparmio di tempo e denaro, come spiegano i ricercatori:

“… mentre aumentano i sistemi ei cicli di resistenza, un tale processo eseguito dagli esseri umani diventa rapidamente non solo molto noioso e dispendioso in termini di tempo, ma anche abbastanza inaffidabile. Pertanto, è altamente desiderabile evitare di dover andare avanti e indietro tra la stanza chimica e la stampante laser 3D numerose volte e integrare invece tutti i passaggi e i componenti in una macchina da tavolo compatta. “

In questo studio vengono utilizzati sette liquidi diversi all’interno del loro sistema:

Photoresist non fluorescente per il backbone della struttura
Quattro fotoresist che contengono punti quantici fluorescenti a semiconduttore e coloranti organici con diversi colori di emissione
Due sviluppatori (mr-Dev 600 e acetone)
“Il potenziamento di un numero ancora maggiore di sostanze chimiche è semplice”, affermano gli scienziati.

Si veda un esempio del loro schema di camera microfluidica nella Figura 1A, sotto, con l’esempio di fotoresist in Fig. 1B, e una vista espansa della camera microfluidica di acciaio inossidabile nella Figura 2A. Altre caratteristiche includono:

Accesso ottico attraverso una finestra circolare (diametro 25 mm, spessore 170 μm)
Un altro vetro rotondo (diametro 10 mm, spessore 170 μm) che funge da supporto per la stampa di campioni
Una distanza di 100 μm tra le due finestre

Il nuovo design consente la stampa di campioni più grandi, la risoluzione può essere regolata e sono possibili strutture a sbalzo. Il substrato può essere rimosso e la parte superiore include una scanalatura progettata per un O-ring resistente ai solventi. I ricercatori hanno aggiunto questa funzione per sigillare il supporto del campione fluidico, rendendolo a prova di perdite, e hanno anche aggiunto misure per evitare che l’installazione interna esplodesse a causa della pressione nella camera. È stato aggiunto un controller di pressione elettronico, insieme a cinque diversi fotoresist per le funzionalità di sicurezza 3D.

“È concepibile che questi sistemi microfluidici diventeranno ampiamente affermati per la produzione di microstrutture e nanostrutture 3D complesse composte da più materiali, con applicazioni in diversi campi quali scaffold 3D per colture cellulari, metamateriali 3D, sistemi 3D micro-ottici e Funzionalità di sicurezza 3D. Come abbiamo dimostrato, il sistema può anche essere integrato in macchine utensili per la litografia laser 3D all’avanguardia disponibili sul mercato, “concludono gli scienziati.

Non ci vuole molto a capire che il mondo della stampa 3D include porte che si aprono continuamente da un regno di progressione a quello successivo, con ogni innovazione che si basa sull’ultima e nuove che producono continuamente impatti in una vasta gamma di settori e applicazioni. Lo studio dei materiali e la ricerca in corso ha portato a molte altre personalizzazioni e sistemi aperti , insieme ai grandi progressi nella miniaturizzazione e alla microfluidica e ai nuovi metodi sulla microscala .

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