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Drucken in 3D

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Winzige Strukturen für photonische Kristalle oder Labor-Chips können heute mit aufwändigen Lithografie-Techniken, wie sie für die Chipherstellung entwickelt wurden, produziert werden. Amerikanische Wissenschaftler fanden jetzt jedoch einen Weg, direkt und ohne Umweg über eine Gussform oder eine Belichtungsmaske, dreidimensionale Objekte zu drucken. Im Unterschied zu bekannten „Rapid-Prototyping-Verfahren“ erreichten sie mit diesem in der Fachzeitschrift Nature (Vol. 428, S. 386 ) vorgestellten Verfahren Strukturgrößen bis in den unteren Mikrometer-Bereich.

„Für diesen direkten Schreibprozess haben wir flüssige Tinten entwickelt, die schnell durch eine Düse rinnen und sich nach der Ablagerung rapide verfestigen“, berichten Gregory M.Gratson und seine Kollegen von der University of Illinois in Urbana-Champaign. Der Schlüssel zu diesem „Druckprozess“ liegt in so genannten polyelektrolytischen Komplexen. So mischten die Forscher Polyacrylsäuren mit Polyehtylen-haltigen Flüssigkeiten. Diese Mischungen sind einerseits flüssig genug, um durch 0,5 bis 5 Mikrometer feine Düsen exakt auf eine Oberfläche gespritzt zu werden. Andererseit weisen sie eine ausreichende Festigkeit auf, so dass die gewünschte Struktur nicht zerfließt und nach wenigen Minuten an der Luft sogar aushärtet.

Für die Herstellung eines komplexen, fein strukturierten Testaufbaus benötigen die Wissenschaftler mit ihrer Methode gerade mal fünf Minuten. „Diese dreidimensionalen Polyelektrolyt-Gerüste zeigen neue Möglichkeiten für den schichtweisen Aufbau von bestimmten Materialien“, so Gratson. Je nach Mischung der Polymer-Bestandteile der Tinte sollen sich biologisch, elektrisch und sogar optisch aktive Module produzieren lassen können.

Jan Oliver Löfken
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