Vědci z Purdue University ve Spojených státech vyvinuli novou dvoufotonovou polymerační techniku. Tato technologie chytře kombinuje dva lasery, s pomocí technologie 3D tisku, v případě výkonu femtosekundového laseru sníženého o 50 procent, tiskne složitou 3D strukturu s vysokým rozlišením. Pomáhá snižovat náklady na procesy 3D tisku s vysokým rozlišením, čímž dále rozšiřuje spektrum aplikací. Výzkumná práce je publikována v posledním čísle časopisu Optics Express.
Dvoufotonová polymerace je pokročilá technologie aditivní výroby, která se soustředí na použití femtosekundových laserů k tisku materiálů v přesném 3D. Ačkoli je tato technologie vynikající při vytváření mikrostruktur s vysokým rozlišením, její vysoká cena byla překážkou jejího širokého použití.
Ve světle toho tým kreativně zkombinoval relativně levný laser, který vyzařuje viditelné světlo, s femtosekundovým laserem, který vysílá infračervené pulsy, čímž se výkon femtosekundového laseru sníží o 50 procent. Tento inovativní přístup efektivně snižuje náklady na tisk jednotlivých dílů.
Nová metoda kombinuje jednofotonovou absorpci 532-nanometrového nanosekundového laseru s dvoufotonovou absorpcí 800-nanometrového femtosekundového laseru. Aby se dosáhlo optimální rovnováhy mezi dvěma laserovými tisky, tým také zkonstruoval nový matematický model, aby získal hlubší pochopení příslušných fotochemických procesů a přesně vypočítal synergické efekty dvoufotonových a jednofotonových excitačních procesů, čímž zajistil že ideálních výsledků tisku lze stále dosáhnout při nižších výkonech femtosekundového laseru.
Experimentální výsledky ukazují, že u 2D struktur snižuje nová metoda výkon požadovaný femtosekundovým laserem o 80 procent; u 3D struktur se snižuje asi o 50 procent.
Tým uvedl, že technologie 3D tisku s vysokým rozlišením má široké vyhlídky na uplatnění, včetně mimo jiné výroby 3D elektronických zařízení, vývoje mikrorobotů v oblasti biomedicíny a konstrukce 3D struktur nebo lešení pro tkáňové inženýrství. .
Femtosekundový laserový 3D tisk je ve zkratce fotochemická reakce, která probíhá ve velmi malém objemu a vytváří jemné 3D struktury. Je to velmi špičková technologie v moderní aditivní výrobě, ale má omezení z hlediska rychlosti tisku a energetického rozpočtu. Nyní tým překonal nákladovou bariéru tiskem struktur s vysokým rozlišením s polovičním výkonem. Nejcennější ze všeho je, že tuto novou technologii lze také snadno integrovat do stávajících femtosekundových laserových 3D tiskových systémů, což vede k rychlejší realizaci aplikací v biomedicíně, mikrorobotice, mikrooptice a mnoha dalších oborech.
