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Redaktion: Heinz Schmitz


Gläserne Optiken aus dem 3D-Drucker

Glas-Objekte  aus dem 3D Drucker

Selbst hochkomplexe Produkte sind eicht herstellbar. 3D-gedruckte Glasgitter vor einem US-Penny als Maßstab. (Quelle: Joseph Toombs)

 

Kleine Objekte aus Glas lassen sich künftig innerhalb von Minuten herstellen, dazu noch mit höchster Oberflächenglätte. Das Gerät, benannt nach dem fiktiven "Replikator" aus der "Star Wars"-Serie, der beliebige Objekte herstellen konnte, haben Forscher der University of California, Berkeley und des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), entwickelt. Die "Computed Axial Lithography" (CAL)-Technologie ist von der Computertomografie inspiriert.

 

Fokussierter Laser

Das Modell, das angefertigt werden soll, wird digitalisiert, als würde es aus vielen verschiedenen Blickwinkeln betrachtet. Diese Projektionen werden rechnerisch optimiert und dann mit einem digitalen Lichtprojektor in ein rotierendes lichtempfindliches Harz geleitet, das an den belichteten Stellen erstarrt. Wenn es fertig geformt ist, wird es aus dem Behälter genommen. Das war der erste Entwicklungsschritt. Im zweiten ging es darum, Bauteile aus Quarzglas herzustellen.

Das gelingt mit einem Nanokomposit-Glasharz, das vom Freiburger Unternehmen Glassomer und der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg entwickelt wurde. Um diesen Rohstoff zu formen, reicht normales Licht nicht aus. Die Forscher setzen stattdessen einen fein fokussierten Laser ein, der genügend Energie in das Komposit einbringt.

 

 

Rau heißt brüchiger

Hayden Taylor von der UC Berkeley hat mit diesem Verfahren Mikrobauteile hergestellt, deren Oberflächenrauheit bei ganzen sechs Nanometern liegt. "Glasobjekte neigen dazu, leicht zu brechen, wenn sie Fehler oder Risse enthalten oder eine raue Oberfläche haben. Die Fähigkeit von CAL, anders als bei anderen 3D-Druckverfahren, Objekte mit glatten Oberflächen herzustellen, ist daher ein großer Vorteil", so Taylor. "Wir können mit dieser Technik Mikrooptiken hoher Qualität herstellen. Weil wir die Bauteile nicht mehr polieren müssen, sparen wir Zeit und Geld", ergänzt Caitlyn Krikorian Cook vom LLNL. Cook und die Forscher der UC Berkeley sagen, mit der neuen Technik lassen sich optische Komponenten mit mehr geometrischer Freiheit und höheren Geschwindigkeiten herstellen und möglicherweise neue Funktionen oder kostengünstigere Produkte ermöglichen.

 

Reale Anwendungen könnten Mikrooptiken in hochwertigen Kameras, Unterhaltungselektronik, biomedizinische Bildgebung, chemische Sensoren, Virtual-Reality-Headsets, fortschrittliche Mikroskope und Mikrofluidik mit anspruchsvollen 3D-Geometrien wie "Lab-on-a-Chip"-Anwendungen, bei denen mikroskopische Kanäle für die medizinische Diagnostik benötigt werden, die Herstellung von Nanomaterialien und das Screening von Arzneimitteln umfassen.

(Quelle: pressetext.de)

 

Originalveröffentlichung:

https://engineering.berkeley.edu/news/2022/04/researchers-develop-innovative-3d-printing-technology-for-glass-microstructures/

 

Siehe auch:

https://www.berkeley.edu/

https://www.llnl.gov/

http://glassomer.com/

https://uni-freiburg.de/

 

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