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– Cientistas do KIT desenvolvem novo sistema de impressão 3D para estruturas submétricas com precisão em velocidade recorde
Courtesy KIT: As impressoras 3D que imprimem em milímetros ou mais são atualmente usadas em uma ampla variedade de processos de produção industrial. No entanto, muitas aplicações requerem impressão precisa em escala micrométrica e uma velocidade de impressão significativamente mais alta. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia Karlsruhe (KIT) desenvolveram um sistema com o qual objetos de alta precisão, com dimensões em centímetros, com detalhes em tamanho submicrônico, podem ser impressos em velocidades que ainda não foram alcançadas. Eles apresentam esse sistema em um volume especial da revista Advanced Functional Materials . (DOI: 10.1002 / adfm.201907795).
Para demonstrar não apenas a velocidade, mas também a confiabilidade de sua estrutura, os pesquisadores imprimiram uma estrutura de grade de 60 milímetros cúbicos com detalhes até a escala de micrômetros que contém mais de 300 bilhões de voxels. (Um voxel é o análogo tridimensional do pixel na impressão 2D). “Com a impressão deste metamaterial, estamos batendo o recorde alcançado com asas de avião impressas em 3D por um longo caminho – um novo recorde mundial”, explica o professor Martin Wegener, porta-voz do grupo de excelência “Matéria 3D feita sob encomenda” (3DMM2O) o sistema foi desenvolvido.
Com esse tipo de impressão 3D, o ponto de luz de um laser passa por um fotorresistente líquido sob controle do computador. Somente o material no ponto focal do laser é exposto e curado. “Os pontos focais correspondem aos bicos da impressora a jato de tinta, com a diferença de que funcionam tridimensionalmente”, diz Vincent Hahn, primeiro autor da publicação. Isso cria estruturas de filigrana de alta precisão para várias áreas de aplicação, como óptica e fotônica, ciência de materiais, biotecnologia ou tecnologia de segurança. Normalmente, anteriormente era possível gerar algumas centenas de milhares de voxels por segundo com um único ponto de luz laser. Era quase cem vezes mais lento que as impressoras jato de tinta gráficas. Esse fato dificultou muitas aplicações até agora. Cientistas do KIT e da Universidade de Tecnologia de Queensland (QUT) em Brisbane / Austrália agora desenvolveram um novo sistema dentro do Cluster of Excellence 3DMM2O. Usando óptica especial, o raio laser é dividido em nove raios parciais, cada um dos quais agrupado em um ponto focal. Todos os nove feixes parciais podem ser usados em paralelo e, graças ao controle eletrônico aprimorado, agora também podem ser movidos muito mais rapidamente do que antes. Com algumas melhorias técnicas adicionais, os pesquisadores em impressão 3D atingiram velocidades de impressão de cerca de dez milhões de voxels por segundo e agora estão no mesmo nível das impressoras gráficas a jato de tinta 2D. No entanto, a pesquisa e o desenvolvimento no KIT continuam sob alta pressão. “Afinal, as impressoras 3D não apenas querem imprimir o equivalente a uma folha, mas também livros grossos”, diz Hahn. Os avanços na química foram particularmente necessários para isso, por exemplo, fotorresistemas mais sensíveis teriam que ser desenvolvidos para poder produzir ainda mais pontos focais com a mesma potência do laser.
Publicação:
Vincent Hahn, Pascal Kiefer, Tobias Frenzel, Jingyuan Qu, Eva Blasco, Christopher Barner-Kowollik e Martin Wegener: “Montagem rápida de pequenos blocos de construção de materiais (voxels) em grandes metamateriais 3D funcionais”. Materiais funcionais avançados, 10.1002 / adfm.201907795.
Fonte: KIT
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