un, Approcci per la produzione di microarchitetture multimateriale 3D utilizzando la stampa laser 3D multifotone. Dopo il ciclo di esposizione e sviluppo di un primo fotoresist, un secondo fotoresist viene colato manualmente, esposto, sviluppato, ecc. Questo approccio può essere realizzato mediante approccio basato su tavolozza o camera microfluidica. qui, tutti i fotoresist e gli sviluppatori vengono consegnati alla regione di stampa tramite uno stadio o una camera microfluidica. B, Impalcatura multi-materiale reattiva allo stimolo 3D che funge da panca micro-stretch per le cellule (verde), specificamente aderente all'area della freccia rossa. L'idrogel ospite-ospite nel mezzo si gonfia in modo riproducibile e quindi piega le lamelle polimeriche elastiche. C, Caratteristica di sicurezza fluorescente deterministica 3D contenente quattro polimeri diversamente drogati che emettono a quattro diverse lunghezze d'onda (rosso, blu, verde, e giallo) e un componente polimerico non fluorescente. Credito:Liang Yang, Frederik Mayer, Uwe H.F. Bunz, Eva Blasco e Martin Wegener
Gli approcci multi-fotone forniscono velocità di stampa fino a circa dieci milioni di voxel al secondo. Gli approcci 3D basati su più fotoni strutturano la materia con una risoluzione che si avvicina a dimensioni sub-micrometriche e nanometriche. Tale risoluzione spaziale è cruciale per molte applicazioni in fotonica ed elettronica ed è inaccessibile alla maggior parte degli altri approcci di produzione additiva 3D.
Però, la stragrande maggioranza degli oggetti e dei dispositivi stampati in 3D realizzati lungo queste linee è stata composta da un solo materiale polimerico. Le architetture multimateriale sono molto meno studiate rispetto alle architetture monomateriale, ancora, la maggior parte dei sistemi reali (microscopico e macroscopico, biologico e artificiale) contengono un gran numero di materiali diversi con ottiche molto dissimili, meccanico, termico, e proprietà elettroniche.
In un nuovo articolo pubblicato su Luce:produzione avanzata , un team di scienziati, guidato dal professor Martin Wegener dell'Istituto di fisica applicata, Istituto di tecnologia di Karlsruhe, La Germania e i suoi collaboratori hanno esaminato approcci e risultati sulla micro/nanostampa multimateriale multifotone. I materiali esistenti che potrebbero fungere da set di lavoro di materiali primari vengono conclusi per primi. Nella seconda fase, viene discussa la lavorazione di materiali primari dissimili all'interno di strutture stampate in 3D utilizzando una singola macchina utensile. La letteratura corrispondente è divisa in due strade.
Nel primo viale, diversi fotoresist, le controparti degli inchiostri colorati, vengono combinati per produrre una struttura 3D multimateriale mirata. Finora, questa combinazione è stata ottenuta mediante fasi di lavorazione manuali intermedie, ma i sistemi di stampa 3D multi-materiale multi-fotone automatizzati si stanno rapidamente sviluppando.
Nel secondo viale, un singolo fotoresist fornisce materiale stampato in 3D con proprietà diverse. Non esiste un analogo diretto nella stampa 2D grafica. L'idea di fondo è quella di imporre uno stimolo durante il processo di stampa 3D di ogni voxel, influenzando la fotoreazione dell'inchiostro, tale che le proprietà del materiale emergente possono essere variate localmente e deterministicamente in 3D.
"La natura procede in modo abbastanza simile. Raggiunge un'ampia varietà di diverse proprietà materiali efficaci negli animali e nelle piante architettando su scala micrometrica e nanometrica utilizzando solo un numero limitato di elementi costitutivi, a base di polisaccaridi, proteine, e minerali.16 La stampa di microstrutture 3D su misura si traduce in compositi artificiali, con ottica efficace, meccanico, termico, e proprietà elettroniche che possono essere qualitativamente drammaticamente distinte da quelle dei costituenti. Per quanto riguarda il dithering in 2D, è fondamentale che le dimensioni delle caratteristiche caratteristiche siano sufficientemente piccole in modo che l'osservatore non le noti e piuttosto sperimenti un effettivo continuum omogeneo" affermano gli autori.
"Per quanto riguarda le materie prime, il campo mostra ancora carenze riguardo alla conduzione elettrica, semiconduttori, metallico, e ingredienti che rispondono agli stimoli, " spiegano gli scienziati.
