Gli scienziati presentano le nanostampanti laser 3D come un piccolo dispositivo da tavolo
I laser nelle stampanti laser di oggi per le stampe su carta sono minuscoli. Al contrario, le stampanti laser 3D che stampano micro e nanostrutture tridimensionali richiedevano in precedenza sistemi laser grandi e costosi. I ricercatori dell’Istituto di tecnologia di Karlsruhe ( KIT ) e dell’Università di Heidelberg ora utilizzano invece un metodo diverso. L’assorbimento a due stadi funziona con piccoli diodi laser blu poco costosi. Ciò rende possibile lavorare con stampanti molto più piccole. I ricercatori riferiscono del loro lavoro sulla rivista Nature Photonics.
Per la produzione additiva con la stampa 3D, la stampa laser è oggi il metodo di scelta, perché offre la migliore risoluzione spaziale di tutti i metodi e allo stesso tempo una velocità di stampa estremamente elevata. Nella stampa laser, un raggio laser focalizzato è puntato su un liquido fotosensibile. Nel punto focale, la luce laser, in molecole speciali, aziona un interruttore, per così dire, che innesca una reazione chimica. Porta ad una solidificazione locale del materiale. Qualsiasi micro e nanostruttura desiderata può essere prodotta spostando il punto focale. La reazione chimica è determinata da quello che è noto come assorbimento a due fotoni, cioè due particelle di luce (fotoni) stimolano la molecola contemporaneamente, provocando il cambiamento chimico desiderato. Tuttavia, questa stimolazione simultanea è estremamente rara,
Stampante 3D più compatta grazie al processo in due fasi
Stampanti più compatte e più piccole, invece, sono possibili con il cosiddetto processo in due fasi. Il primo fotone pone la molecola in uno stato intermedio. Nella seconda fase, un secondo fotone porta la molecola dallo stato intermedio allo stato finale desiderato e avvia la reazione chimica. Il vantaggio: questo non deve avvenire contemporaneamente all’assorbimento a due fotoni. “Ecco perché il processo funziona con diodi laser a onda continua compatti e a bassa potenza”, spiega Vincent Hahn, primo autore della pubblicazione, del KIT Institute for Applied Physics (APH). Le potenze laser richieste per questo sono anche notevolmente inferiori a quelle dei puntatori laser convenzionali. Per questo processo di stampatuttavia, devono essere utilizzati fotoresist specifici. “Lo sviluppo di questi fotoresist ha richiesto alcuni anni ed è stato possibile solo grazie alla collaborazione con i chimici”, spiega il professor Martin Wegener dell’APH.
Oltre ai ricercatori del KIT, alla pubblicazione sono stati coinvolti anche scienziati dell’Università di Heidelberg. La pubblicazione è nata come parte del cluster di eccellenza congiunto ” 3D Matter Made to Order ” di KIT e Università di Heidelberg.
