une, Approches pour la fabrication de microarchitectures multi-matériaux 3D en utilisant l'impression laser 3D multi-photons. Après le cycle d'exposition et de développement d'une première résine photosensible, une seconde résine photosensible est coulée manuellement, exposé, développé, etc. Cette approche peut être réalisée par approche palette ou chambre microfluidique. Ici, toutes les résines photosensibles et les révélateurs sont acheminés vers la zone d'impression via une platine ou une chambre microfluidique. b, Échafaudage multi-matériaux sensible au stimulus 3D servant de micro-banc extensible pour les cellules (vert), adhérant spécifiquement à la zone de la flèche rouge. L'hydrogel hôte-invité dans le milieu gonfle de manière reproductible et plie ainsi les lamelles de polymère élastique. c, Élément de sécurité fluorescent déterministe 3D contenant quatre polymères dopés différemment émettant à quatre longueurs d'onde différentes (rouge, bleu, vert, et jaune) et un composant polymère non fluorescent. Crédit :Liang Yang, Frédéric Mayer, Uwe H.F. Bunz, Eva Blasco et Martin Wegener
Les approches multi-photons fournissent des taux d'impression allant jusqu'à environ dix millions de voxels par seconde. Les approches 3D multiphotoniques structurent la matière avec une résolution approchant les tailles de caractéristiques sub-micrométriques et nanométriques. Une telle résolution spatiale est cruciale pour de nombreuses applications en photonique et en électronique et est inaccessible à la plupart des autres approches de fabrication additive 3D.
Cependant, la grande majorité des objets et dispositifs imprimés en 3D fabriqués selon ces lignes ont été composés d'un seul matériau polymère. Les architectures multi-matériaux sont beaucoup moins étudiées que les architectures mono-matériaux, encore, la plupart des systèmes réels (microscopiques et macroscopiques, biologiques et artificiels) contiennent un grand nombre de matériaux différents avec des optiques très différentes, mécanique, thermique, et les propriétés électroniques.
Dans un nouvel article publié dans Lumière :fabrication de pointe , une équipe de scientifiques, dirigé par le professeur Martin Wegener de l'Institut de physique appliquée, Institut de technologie de Karlsruhe, L'Allemagne et ses collègues ont passé en revue les approches et les réalisations en matière de micro/nano-impression multi-matériaux et multi-photons. Les matériaux existants qui pourraient servir d'ensemble de travail de matériaux primaires sont d'abord conclus. Dans la deuxième étape, Le traitement de matériaux primaires dissemblables dans des structures imprimées en 3D à l'aide d'une seule machine-outil est discuté. La littérature correspondante se divise en deux voies.
Dans la première avenue, différentes résines photosensibles, homologues des encres colorées, sont combinées pour fabriquer une structure 3D multi-matériaux ciblée. Jusque là, cette combinaison a été réalisée par des étapes de traitement manuel intermédiaire, mais les systèmes d'impression 3D multi-matériaux multi-photons automatisés se développent rapidement.
Dans la deuxième avenue, une seule résine photosensible fournit un matériau imprimé en 3D avec différentes propriétés. Il n'y a pas d'analogue direct dans l'impression graphique 2D. L'idée sous-jacente est d'imposer un stimulus lors du processus d'impression 3D de chaque voxel, influençant la photo-réaction de l'encre, de telle sorte que les propriétés des matériaux émergents puissent être modifiées localement et de manière déterministe en 3D.
"La nature procède de manière assez similaire. Elle atteint une grande variété de propriétés matérielles efficaces différentes chez les animaux et les plantes en architecturant à l'échelle micrométrique et nanométrique en utilisant seulement un nombre limité de blocs de construction, à base de polysaccharides, protéines, et minéraux.16 L'impression de microstructures 3D sur mesure donne des composites artificiels, avec optique efficace, mécanique, thermique, et des propriétés électroniques qui peuvent être qualitativement radicalement distinctes de celles des constituants. Quant au tramage en 2D, il est essentiel que les tailles des caractéristiques soient suffisamment petites pour que l'observateur ne les remarque pas et expérimente plutôt un continuum homogène efficace ", déclarent les auteurs.
« Concernant les matières premières, le domaine présente encore des lacunes concernant la conductivité électrique, semi-conducteur, métallique, et ingrédients sensibles aux stimuli, " expliquent les scientifiques.
