Meine persönliche Bemerkun

der
3-D-Druck scheint immer mehr seine Grenzen zu sprengen. Soeben wurde
berichtet, das damit auch Waffen: Gewehre und Pistolen hergestellt
werden könne.Im schießwütigen USA musste kürzlich ein Gericht die
Veröffenlichung das Herstellungs-Rezept im Internet zu
verbietenverbieten. 3-D-Druck ermöglicht aber auch sehr viel nützlichere
Objekte herzustellen. Jetzt gelingt sogar – Dank Forschung im KIT – der
Einbruch in die Kokrosphäre

im 3-D-Druck über direktes Laserschreiben
lassen sich mikrometergroße Strukturen für viele Anwendungsbereiche
fertigen – von der Biomedizin über die Mikroelektronik bis hin zu
optischen Metamaterialien. Forscherinnen und Forscher am Karlsruher
Institut für Technologie (KIT) haben nun 3-D-Tinten entwickelt, die sich
selektiv löschen lassen. Dies ermöglicht, hoch präzise Strukturen auf
der Mikro- und Nanoskala gezielt abzubauen und wieder aufzubauen. In der
Zeitschrift Nature Communications stellt das Team die neuen Fotolacke
vor. (DOI: 10.1038/s41467-018-05234-0)

Der 3-D-Druck gewinnt stetig an Bedeutung, da er
das effiziente Fertigen auch komplexer Geometrien ermöglicht. Als
besonders vielversprechendes Verfahren gilt das direkte Laserschreiben:
Ein computergesteuerter fokussierter Laserstrahl fungiert als Stift und
erzeugt die gewünschte Struktur in einem Fotolack. So lassen sich
dreidimensionale Strukturen mit Details im Submikrometerbereich
herstellen. „Die hohe Auflösung ist besonders attraktiv für Anwendungen,
die hoch präzise filigrane Strukturen erfordern, wie in der Biomedizin,
in der Mikrofluidik, in der Mikroelektronik oder für optische
Metamaterialien“, erklären Professor Christopher Barner-Kowollik, Leiter
der Arbeitsgruppe Makromolekulare Architekturen am Institut für
Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP) des KIT und der Soft Matter
Materials Group an der Queensland University of Technology (QUT) in
Brisbane, sowie Dr. Eva Blasco vom ITCP des KIT. Bereits vor mehr als
einem Jahr war es Forscherinnen und Forschern des KIT gelungen, die
Möglichkeiten des direkten Laserschreibens entscheidend zu erweitern:
Die Arbeitsgruppen von Professor Martin Wegener am Institut für
Angewandte Physik (APH) und am Institut für Nanotechnologie (INT) des
KIT und von Professor Christopher Barner-Kowollik entwickelten eine
löschbare Tinte für den 3-D-Druck. Dank einer reversiblen Bindung lassen
sich die Bausteine der Tinte wieder voneinander trennen.

Nun haben die Wissenschaftler aus Karlsruhe und
Brisbane ihre Neuerung wesentlich verfeinert. Wie sie in der Zeitschrift
Nature Communications berichten, haben sie mehrere Tinten entwickelt,
sozusagen in verschiedenen Farben, die sich unabhängig voneinander
löschen lassen. Dies erlaubt es, die lasergeschriebenen Mikrostrukturen
selektiv und sequenziell abzubauen und wieder aufzubauen. So lassen sich
beispielsweise bei besonders komplexen Konstruktionen temporäre Stützen
errichten und im weiteren Konstruktionsprozess wieder entfernen. Bei
dreidimensionalen Gerüsten für das Zellwachstum könnte es möglich sein,
Teile zu entfernen und hinzuzufügen, um zu beobachten, wie die Zellen
auf solche Veränderungen reagieren. Außerdem gestatten die gezielt
löschbaren 3-D-Tinten den Austausch beschädigter oder verschlissener
Teile in komplexen Konstruktionen.

Bei der Herstellung der spaltbaren Fotolacke ließen
sich die Forscher von abbaubaren Biomaterialien inspirieren: Die
Fotolacke basieren auf Silanverbindungen, die sich leicht trennen
lassen. Bei Silanen handelt es sich um
Silizium-Wasserstoff-Verbindungen. Die Wissenschaftler bereiteten sie
durch gezielten Atomaustausch für die Fotolacke auf. So lassen sich
Mikrostrukturen gezielt unter milden Bedingungen abbauen, ohne dabei
Strukturen mit anderen Materialeigenschaften zu beschädigen – ein
wesentlicher Vorteil gegenüber früheren löschbaren 3-D-Tinten. Die neuen
Fotolacke enthalten außerdem das Monomer Pentaerythritoltriacrylat, das
den Schreibprozess wesentlich verbessert, ohne die Löschbarkeit zu
beeinträchtigen.

Originapublikation (Open Access):

David Gräfe, Andreas Wickberg, Markus Michael
Zieger, Martin Wegener, Eva Blasco & Christopher Barner-Kowollik:
Adding chemically selective subtraction to multi-material 3D additive
manufacturing. Nature Communications. 2018. DOI:
10.1038/s41467-018-05234-0