Neues Verfahren verspricht Kostensenkung im 3-D-Druck

Eine neue Zwei-Photonen-Polymerisationstechnik nutzt zwei Laser für den 3-D-Druck komplexer Strukturen. Dadurch sinken die Kosten für die Herstellung einzelner Teile.

Forschende der Purdue University im US-Bundesstaat Indiana haben eine Zwei-Photonen-Polymerisationstechnik entwickelt, die eine Kostensenkung im 3-D-Druck verspricht. Dafür wurde ein preisgünstiger Laser, der sichtbares Licht aussendet, mit einem Femtosekundenlaser kombiniert, der Infrarotpulse aussendet, um den Leistungsbedarf zu verringern. Auf diese Weise könne bei einer gegebenen Leistung des Femtosekundenlasers der Druckdurchsatz erhöht werden, was zu niedrigeren Kosten für den Druck einzelner Teile führe, so der Leiter des Forschungsteams, Xianfan Xu. Verglichen mit der Verwendung nur eines Femtosekundenlasers reduziere der Zwei-Laser-Ansatz die benötigte Leistung um bis zu 50 %.

Konkret wurde die Ein-Photonen-Absorption eines 532-nm-Nanosekundenlasers mit der Zwei-Photonen-Absorption eines 800-nm-Femtosekundenlasers verknüpft. Dafür galt es, die richtige Balance zwischen Druck und Hemmung zu finden, die durch die beiden Laser verursacht werden. Die Lösung brachte ein mathematisches Modell, das die beteiligten photochemischen Prozesse versteht und die kombinierte Wirkung von Zwei-Photonen- und Ein-Photonen-Anregungsprozessen berechnet. Damit konnte auch bestimmt werden, wie stark sich die Leistung des Femtosekundenlasers reduzieren lässt, ohne dass die gewünschten Druckergebnisse verloren gehen.