Nach Angaben der University of Texas in AustinChemieforscher der Universität haben ein neues Verfahren entwickelt, das das Potenzial hat, den lichtgesteuerten 3D-Druck zu revolutionieren, indem es sichtbares Licht anstelle von ultraviolettem Licht verwendet. Das neue Verfahren ermöglicht hochpräzise, schnelle und kostengünstige 3D-gedruckte Materialien und birgt Potenzial für vielfältige Anwendungen, unter anderem in der Zahnmedizin und Medizin. Der Prozess ist in beschrieben ein Artikel, der in der Zeitschrift ACS Central Science veröffentlicht wurde.
„Lichtgetriebener 3D-Druck oder Photopolymerisation ist schneller und viel präziser als viele andere additive Fertigungsansätze, wie etwa der Filament-Druck, der Bastlern oft in den Sinn kommt“, sagte Zak Page, Assistenzprofessor für Chemie und korrespondierender Autor auf dem Papier. „Dieses neue Verfahren verbessert die Präzision des lichtgesteuerten 3D-Drucks weiter, macht ihn gleichzeitig zugänglicher und effizienter und eröffnet viele Möglichkeiten.“
Der Durchbruch des Forscherteams wurde durch einen chemischen Prozess namens Triplettfusion ermöglicht. Bei diesem Verfahren kommen einzigartige chemische Strukturen zum Einsatz, die langwelliges Licht mit niedriger Energie, beispielsweise grünes Licht, in kürzere, energiereichere Lichtwellenlängen, beispielsweise violettes Licht, umwandeln können. Page und Kollegen haben zuvor einen Prozess entwickelt, der sichtbares Licht mit niedriger Energie ohne Triplettfusion direkt für den 3D-Druck nutzte. Der neue Triplett-Fusionsprozess basiert jedoch auf einem Mechanismus, der die räumliche Präzision der gedruckten Strukturen verbessert und gleichzeitig eine verbesserte Harzstabilität aufweist, die die Kommerzialisierung erleichtert.
Die Forscher glauben, dass das neue Verfahren für technische Materialien für die Medizin, Robotik und Elektronik genutzt werden könnte, bei denen eine Verbindung mit empfindlichem menschlichem Gewebe erforderlich ist – und so Dinge wie Gelenkersatz, Prothesen und Implantate zu verbessern.
„Dies erweitert auch die Art von Verbundwerkstoffen, die wir herstellen können“, sagte Sean Roberts, außerordentlicher Professor für Chemie und Mitautor. „Derzeit sind Verbundwerkstoffe im 3D-Druck nur begrenzt einsetzbar, da sie UV-Licht leicht streuen können. Licht mit längeren Wellenlängen wird weniger leicht gestreut und kann oft tiefer in Materialien eindringen. Dies ermöglicht einen flexibleren Druckprozess und wir können Dinge schaffen, die stärker, flexibler oder widerstandsfähiger sind.“
Connor J. O’Dea, Jussi Isokuortii und Emma E. Comer von der University of Texas in Austin waren ebenfalls Autoren des Artikels. Die Forschung wurde von der National Science Foundation, der Robert A. Welch Foundation und der Research Corporation for Science Advancement finanziert.