Componente campione prodotto in un bagno di resina dal sistema HoPro3D.
I ricercatori del Fraunhofer Institute for Laser Technology (ILT) hanno sviluppato un nuovo sistema per produrre microcomponenti ad alta risoluzione mediante foto-reticolazione.
Il progetto, chiamato HoPro-3D, consente di produrre economicamente e personalizzare le microstrutture polimeriche in un’unica macchina secondo l’istituto.
Gli esperti del Fraunhofer ILT hanno lavorato con i ricercatori della LightFab GmbH di Aquisgrana, della Bartels Mikrotechnik GmbH di Dortmund e della Miltenyi Biotec GmbH di Bergisch Glabach. La stampante 3D sviluppata dal team combina l’esposizione bidimensionale veloce, l’elaborazione della luce digitale a scorrimento (DLP) con un processo laser ad alta risoluzione, la polimerizzazione multifotonica (MPP) per produrre microcomponenti da fotopolimeri.
La macchina HoPro-3D è dotata di due sistemi di esposizione selezionabili, per velocità di costruzione elevate (DLP a scorrimento) o alta precisione (MPP). Secondo Fraunhofer ILT, il modulo DLP emette a una lunghezza d’onda di 365 nm. Questo espone le strutture di base di un microcomponente con una risoluzione in pixel di 10µm.
Il laser a femtosecondi e il modulo MPP possono essere utilizzati per scrivere linee di contorno con una risoluzione di circa 2 µm secondo Fraunhofer ILT.
L’istituto afferma che l’approccio strato per strato consente di costruire le migliori strutture MPP sopra strutture DLP già stampate, il che crea rapidamente componenti estesi con una struttura complessa e dettagli ad alta risoluzione. La piattaforma consente la produzione di componenti con un ingombro fino a 60 x 100 mm 2.
Il software di HoPro-3D consente agli utenti di passare tra i due moduli di esposizione “senza problemi”, secondo il team. I dati CAD possono anche essere utilizzati per decidere quando ha senso passare da un processo di stampa all’altro. Durante la costruzione strato per strato di un componente, è possibile passare più volte da un processo all’altro.
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“Il concetto è a posto e la macchina corrispondente è stata costruita e già ampiamente testata”, ha affermato il dott. Martin Wehner, capo del gruppo di biofabbricazione presso Fraunhofer ILT. “Dopo il completamento nella primavera del 2022, il prototipo di laboratorio potrebbe già essere testato e ottimizzato in modo orientato all’applicazione come parte della rete Fraunhofer SiCellNet.
“Il cluster SiCellNet costituisce un punto di contatto centrale per la ricerca di nuovi strumenti e tecniche di produzione per l’analisi, l’ordinamento e la fornitura di cellule viventi. Le prestazioni dell’impianto combinato e il controllo del processo potrebbero quindi essere ampliate in modo ottimale.
Finanziato dallo SME Innovation Program, il team Fraunhofer ILT ha ampliato le prestazioni dei processi basati su DLP in un progetto intitolato “Assemblaggio preciso mediante stampa 3D senza soluzione di continuità ad alta risoluzione – PANDA”. Le conoscenze acquisite in questo progetto saranno applicate al sistema HoPro-3D.
Fraunhofer ILT afferma che con la mancanza di necessità di passare da una macchina all’altra, elementi funzionali più piccoli possono essere integrati direttamente in componenti stampati in 3D più grandi. Sempre secondo l’azienda, un’elevata densità funzionale locale di strutture microscopiche può essere integrata nei componenti durante la produzione.
Il team afferma che le potenziali applicazioni includono chip microfluidici per diagnostica di laboratorio e test rapidi, componenti micromeccanici e sistemi microfluidici completi per una diagnostica efficiente presso il punto di cura vicino al paziente senza la necessità di ulteriori test di laboratorio.
