Laser-Stereolithografie

Mit Hilfe von Licht kann nicht nur gemessen, erhitzt und Material abgetragen werden, es können auch Strukturen hergestellt werden. Die zwei gängigsten Verfahren sind hierbei das Lasersintern oder die Laser-Stereolithografie bei der Schichtweise eine 3D- Struktur erzeugt wird. Beim Sintern wird mit Hilfe eines Laserstrahls Pulver örtlich begrenzt erhitzt, bis es gezielt verschmilzt.

Stereolithografie 1, Soliton Laser- und Messtechnik GmbH

Makro- Laserstereolithografie (kurz SLS)

Die Laser-Stereolithografie basiert auf einen photochemischen Prozess in lichtaushärtenden Kunststoffen. Dies benötigt weit aus weniger Laserleistung als bei einem Sintervorgang, allerdings sollte der Laser sehr kurzwellig sein. In der Vergangenheit wurden hierfür vor allem HeCd- Laser mit einer Wellenlänge von 325 nm eingesetzt. Die Harzzulieferer setzen jedoch immer mehr auf die neueren Festkörperlaser mit 355 nm, da diese immer langlebiger, kompakter und billiger werden. Dies führt dazu, dass viele Maschinen von den alten HeCd-Gaslasern auf 355 nm umgerüstet werden müssen. In Zusammenarbeit mit Herrn Resch von der Firma NRU GmbH haben wir eine neue Gerneration von UV- Lasern für SLS getestet und evaluiert. Mit der Umgerüsteten SLS-Maschine können Gegenstände im Rapid-Prototyping- Verfahren in einer Größe von bis zu 40 x 35 cm bei einer Schichtdickenauflösung von bis zu 0,01 mm gebaut werden.

Stereolithografie 2, Soliton Laser- und Messtechnik GmbH

Mikro- Laserstereolithografie (kurz µSLS)

Die µSLS basiert auf einen Zweiphotonenabsorption und wird auch Zweiphotonen-polymerisation genannt. Für diesen Prozess werden Kurzpulslaser mit 1064 bzw. 532 nm benötig. Durch den nichtlinearen Prozess wird effektiv nur ein kleiner Teil des Fokusdurchmesser genutzt, wodurch Strukturen mit kleineren Auflösungen erzeugt werden als dies normalerweise durch die Beugungsbegrenzung  des Lasers möglich wäre. Bei der Schachfigur (siehe oben rechts) hat Herr Engelhardt vom Fraunhoferinstitut ILT gezeigt, das mit unserem Laser Strukturen im sub-µm- Bereich erzeugt werden können.

Stereolithografie 3, Soliton Laser- und Messtechnik GmbH

Besonder interessant sind hier Anwendungen in der Biomedizin. Es können zum Beispiel kleinste Pumpen und Motoren im µm-Bereich realisiert werden. Des Weiteren können Wachstumshilfen für Zellen erschaffen werden. Dabei wird ein Stützstruktur (siehe unten links) im µSLS- Verfahren aus einem Polymer hergestellt, an welchem anschließend ein Protein hochwächst. An dieser künstlich geschaffenen Proteinstruktur können nun Zellen anhaften, wachsen und untersucht werden.

Stereolithografie 4, Soliton Laser- und Messtechnik GmbH
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