TU Wien forskar om högprecisionsteknologi för 3D-utskrift. Nu, en ny metod gör det möjligt för forskare att leta efter lämpliga material med större precision än någonsin.

Hur är det möjligt att bygga en modell av Stefansdomen i storleken av en dammpartikel? Väl, använder TU Wiens moderna 3-D-utskriftsteknik, detta är inte längre ett problem. Otroligt fina strukturer i storleksordningar långt under en mikrometer kan nu skapas med deras 3-D-skrivare.

Dock, denna process kräver vad som kallas "initiatormolekyler, " som har mycket specifika fysikaliska egenskaper. Med en ny analysmetod, utvecklad vid Institutet för tillämpad fysik vid TU Wien, det är nu möjligt att undersöka dessa molekyler närmare och snabbare än vad som tidigare varit möjligt och på så sätt identifiera vilka material som gör att tekniken fungerar bäst. Detaljer om denna teknik publicerades nyligen i fysiktidskriften Bokstäver i tillämpad fysik .

Harts härdat med laserstråle

Allt börjar med en vätska:utgångsmaterialet för 3D-utskrift är ett harts, som härdas vid vissa mycket specifika punkter med hjälp av en laserstråle. För att detta ska ske, en kemisk kedjereaktion måste sättas igång. Särskilda initiatormolekyler aktiveras när de absorberar fotoner från laserstrålen, i slutändan får hartset att härda.

"För att uppnå en så hög upplösning som möjligt, det är viktigt att initiatormolekylerna inte aktiveras av en enda foton utan bara aktiveras när de absorberar två fotoner samtidigt, " förklarar prof. Wolfgang Husinsky från Institutet för tillämpad fysik vid TU Wien. "Denna tvåfotonprocess kan endast inträffa med den nödvändiga sannolikheten där laserljuset är som starkast, dvs exakt i mitten av laserstrålen."

Som sådan, de ideala initiatormolekylerna är de som påverkas så lite som möjligt av en enda foton, men har stor sannolikhet att kunna absorbera två fotoner samtidigt. Eftersom dessa molekyler endast aktiveras i mitten av laserstrålen, detta ger en hög grad av kontroll över de punkter där hartset ska härdas, möjliggör produktion av 3D-objekt med otroligt fina detaljer.

Allt beror på våglängden

En sak som ofta har försummats fram till nu, är att många material kan göra lämpliga initiatormolekyler, dock endast när man använder en laserstråle med en våglängd som är exakt anpassad till materialet. Tills nu, detta var otroligt svårt att utreda. "Du var tvungen att utföra samma experiment om och om igen med olika laservåglängder, och du måste kalibrera om experimentet från början varje gång; i praktiken, detta är nästan omöjligt, " säger Aliasghar Ajami, publikationens huvudförfattare.

Så, Aliasghar Ajami utarbetade en helt ny metod, som använde ultrakorta laserpulser med en varaktighet på några femtosekunder. "Med dessa pulser så korta som dessa, våglängden är inte längre strikt definierad, så att laserstrålen inte längre har en unik färg, snarare är den sammansatt av många olika våglängder, " förklarar Ajami. Prismor används sedan för att sprida ljuset från dessa laserpulser. Strålen delas upp i ett tvådimensionellt "ark" av ljus som har olika våglängder ovanpå de nedan. "Om du flyttar provet genom denna laser tända på ett lämpligt sätt, du kan analysera hur molekylerna reagerar på olika våglängder i en enda mätning, " förklarar Wolfgang Husinsky. "Vi kan alltså skapa ett fullständigt tvåfotonabsorptionsspektrum i ett enda arbetssteg."