a, Tillvägagångssätt för tillverkning av 3D-mikroarkitekturer för flera material med 3D-laserutskrift med flera foton. Efter exponerings- och framkallningscykeln för en första fotoresist, en andra fotoresist droppgjutas manuellt, utsatt, tagit fram, etc. Detta tillvägagångssätt kan realiseras genom palettbaserad tillvägagångssätt eller mikrofluidkammare. Häri, alla fotoresister och framkallare levereras till utskriftsområdet via en scen eller mikrofluidkammare. b, 3D-stimulans-responsiv multimaterialbaserad ställning som fungerar som en mikro-stretchbänk för celler (grön), specifikt att hålla sig till området med röda pilar. Värd-gästhydrogelen i mellansvällarna sväller reproducerbart och böjer därigenom de elastiska polymerlamellerna. c, 3D-deterministisk fluorescerande säkerhetsfunktion som innehåller fyra olika dopade polymerer som emitterar vid fyra olika våglängder (röd, blå, grön, och gul) och en icke-fluorescerande polymerkomponent. Upphovsman:Liang Yang, Frederik Mayer, Uwe H. F. Bunz, Eva Blasco och Martin Wegener
Flerfotonmetoder ger utskriftshastigheter på upp till cirka tio miljoner voxlar per sekund. Multifotonbaserad 3D närmar sig strukturmateria med en upplösning som närmar sig submikrometer- och nanometerstorlekar. En sådan rumslig upplösning är avgörande för många applikationer inom fotonik och elektronik och är otillgänglig för de flesta andra 3D additiv tillverkningsmetoder.
Dock, den stora majoriteten av 3D-utskrivna objekt och enheter som tillverkats i enlighet med dessa linjer har bestått av endast ett enda polymermaterial. Arkitekturer med flera material är mycket mindre undersökta än arkitekturer med ett material, än, de flesta verkliga system (mikroskopiska och makroskopiska, biologiska och artificiella) innehåller ett stort antal olika material med mycket olika optiska, mekanisk, termisk, och elektroniska egenskaper.
I en ny tidning publicerad i Ljus:Avancerad tillverkning , ett team av forskare, ledd av professor Martin Wegener från Institutet för tillämpad fysik, Karlsruhes tekniska högskola, Tyskland och kollegor har granskat tillvägagångssätt och prestationer för multi-material multi-photon micro/nano-printing. Befintliga material som kan fungera som en fungerande uppsättning av primära material avslutas först. I det andra steget, bearbetning av olika primära material inom 3D-printade strukturer med en enda verktygsmaskin diskuteras. Motsvarande litteratur är uppdelad i två vägar.
I den första avenyn, olika fotoresister – motsvarigheterna till de färgade bläcken – kombineras för att tillverka en målinriktad multi-material 3D-struktur. Än så länge, denna kombination har åstadkommits genom mellanliggande manuella behandlingssteg, men automatiserade multi-foton multi-material 3D-utskriftssystem utvecklas snabbt.
I den andra avenyn, en enda fotoresist levererar 3D-tryckt material med olika egenskaper. Det finns ingen direkt analog i grafisk 2D-utskrift. Den bakomliggande tanken är att införa en stimulans under 3D -utskriftsprocessen för varje voxel, påverkar färgreaktionens färgreaktion, så att de framväxande materialegenskaperna kan varieras lokalt och deterministiskt i 3D.
"Naturen fortsätter ganska på samma sätt. Den uppnår ett stort antal olika effektiva materialegenskaper hos djur och växter genom att bygga på en mikrometer- och nanometerskala genom att använda endast ett begränsat antal byggstenar, baserad på polysackarider, proteiner, och mineraler.16 Utskrift av skräddarsydda 3D-mikrostrukturer resulterar i konstgjorda kompositer, med effektiv optisk, mekanisk, termisk, och elektroniska egenskaper som kan vara kvalitativt dramatiskt skilda från beståndsdelarnas. När det gäller dithering i 2D, Det är viktigt att de karakteristiska egenskaperna är tillräckligt små så att observatören inte lägger märke till dem utan snarare upplever ett effektivt homogent kontinuum", säger författarna.
"Beträffande primärmaterial, fältet visar fortfarande brister när det gäller elektriskt ledande, halvledande, metallisk, och stimuli-känsliga ingredienser, " förklarar forskarna.
