Der 3D-Drucker HoPro-3D besitzt zwei wählbare Belichtungssysteme, für entweder hohe Aufbauraten (scrolling DLP) oder hohe Präzision (MPP). Das DLP-Modul mit einer Wellenlänge von 365 nm belichtet die Basisstrukturen eines Mikrobauteils mit einer Pixelauflösung von 10 µm. Ergänzend können mit einem Femtosekundenlaser und dem MPP-Modul Konturlinien mit einer Auflösung von etwa 2 µm geschrieben werden.
Das schichtweise Vorgehen macht es dabei möglich, feinste MPP-Strukturen auf bereits gedruckten DLP-Strukturen aufzubauen – somit entstehen schnell ausgedehnte Bauteile mit einer komplexen Struktur und hochaufgelösten Details. Das aufgebaute Labormuster erlaubt die Herstellung von Bauteilen mit einer Grundfläche von bis zu 60 x 100 mm²
Die Steuerungssoftware der HoPro-3D-Anlage ermöglicht einen reibungslosen Wechsel zwischen beiden Belichtungsmodulen. Wann ein Wechsel zwischen den Druckverfahren sinnvoll ist, kann anhand der CAD-Daten entschieden werden. Während des schichtweisen Aufbaus eines Bauteils kann dabei mehrmals zwischen beiden Prozessen gewechselt werden.
"Das Konzept steht und die entsprechende Maschine ist aufgebaut und bereits ausführlich erprobt", berichtet Dr. Martin Wehner, Leiter der Gruppe Biofabrikation am Fraunhofer ILT. Nach der Fertigstellung der Anlage im Frühjahr 2022 konnte die Maschine bereits im Rahmen des Fraunhofer-Netzwerks SiCellNet anwendungsorientiert getestet und optimiert werden. Das Cluster SiCellNet bildet eine zentrale Anlaufstelle für die Erforschung neuer Werkzeuge und Fertigungstechniken zur Analyse, Sortierung und Bereitstellung von Zellen. Die Leistungsfähigkeit der Kombinationsanlage und die Steuerung des Prozesses konnten so optimal erweitert werden.
Im Folgeprojekt "Präzises Aufbauen durch Nahtlosen 3D-Druck hoher Auflösung – PAN-DA", gefördert im Innovationsprogramm Mittelstand, erforscht das Team des Fraunhofer ILT seit Januar 2022 die Erweiterung der Leistungsfähigkeit von DLP-gestützten Verfahren. Die dort gewonnenen Erkenntnisse sollen später in der HoPro-3D-Anlage angewendet werden, um die Wirtschaftlichkeit des 3D-Druckverfahrens stetig zu verbessern.
Das Fraunhofer ILT ist in der Lage, Mikrokanalstrukturen aufzubauen, um kundenspezifische Applikationen zeit- und kostensparend zu entwickeln. Da nicht zwischen verschiedenen Maschinen gewechselt werden muss, können kleinere Funktionselemente direkt in größere Bauteile integriert werden. Die gesteigerte Präzision des MPP-Prozesses ermöglicht eine hohe lokale Funktionsdichte beim Erstellen von Bauteilen.
Es gibt vielfältige potenzielle Anwendungen: Mikrofluidische Chips für Labordiagnostik und Schnelltests, mikromechanische Bauteile und komplette Mikrofluidiksysteme für eine effiziente Point-of-Care-Diagnostik bieten eine Diagnostik vor Ort nahe an Patientinnen und Patienten ohne Laborkontrollen.
COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
