March 14, 2012

3D PRINTER WITH NANO-PRECISION


Printing three dimensional objects with incredibly fine details is possible using “two-photon lithography”. With this technology, tiny structures on a nanometer scale can be fabricated. Researchers at the Vienna University of Technology (TU Vienna) have now made a major breakthrough in speeding up this printing technique: The high-precision-3D-printer at TU Vienna is orders of magnitude faster than similar devices. 

The 3D printer uses a liquid resin, which is hardened at precisely the correct spots by a focused laser beam. The focal point of the laser beam is guided through the resin by movable mirrors and leaves behind a polymerized line of solid polymer, just a few hundred nanometers wide. This high resolution enables the creation of intricately structured sculptures. The resin contains initiator molecules which are only activated if they absorb two photons of the laser beam at once – and this only happens in the very center of the laser beam, where the intensity is highest. In contrast to conventional 3D-printing techniques, solid material can be created anywhere within the liquid resin rather than on top of the previously created layer only.

 “The printing speed used to be measured in millimeters per second – our device can do five meters in one second.” In two-photon lithography, this is a world record, as said by Professor Jürgen Stampfl from the Institute of Materials Science and Technology at the TU Vienna.


La impresión detallada de objetos tridimensionales es posible mediante el uso de la "litografía a dos fotones". Con esta tecnología se pueden fabricar estructuras pequeñas, del orden de escala nanométrica. Investigadores de la Universidad Tecnológica de Viena (TU Vienna) han logrado un avance significativo en la aceleración de esta técnica de impresión: La impresora 3D de alta precisión de la TU Vienna es órdenes de magnitud más rápida que cualquier dispositivo similar.

Esta impresora 3D usa una resina líquida, la cual se endurece solamente en los puntos precisos en los que se enfoca un haz láser. El punto focal del haz láser es guiado a través de la resina por medio de espejos móviles, dejando tras de sí una línea de polímero sólido de tan sólo unos cuantos cientos de nanómetros de grosor. Esta alta resolución permite la creación de esculturas con estructuras intrincadas. La resina contiene moléculas iniciadoras, las cuales sólo se activan si absorben dos fotones del haz láser al mismo tiempo - y esto sólo sucede muy en el centro del haz láser, donde la intensidad es mayor. En contraste con las técnicas convencionales de impresión 3D, el material sólido puede ser creado en cualquier lugar dentro de la resina líquida, y no sólo en la superficie de la capa previamente creada.

"La rapidez de impresión suele ser de milímetros por segundo - este dispositivo puede hacer cinco metros en un segundo." En litografía a dos fotones, este es un récord mundial, como dice el Profesor Jürgen Stampfl del Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales de la TU Vienna.

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