Vedci z Purdue University v Spojených štátoch vyvinuli novú dvojfotónovú polymerizačnú techniku. Táto technológia šikovne kombinuje dva lasery, s pomocou technológie 3D tlače, v prípade výkonu femtosekundového lasera zníženého o 50 percent, vytlačí komplexnú 3D štruktúru s vysokým rozlíšením. Pomáha znižovať náklady na procesy 3D tlače s vysokým rozlíšením, čím ďalej rozširuje rozsah aplikácií. Výskumná práca je publikovaná v najnovšom čísle časopisu Optics Express.
Dvojfotónová polymerizácia je pokročilá technológia aditívnej výroby, ktorá sa sústreďuje na použitie femtosekundových laserov na tlač materiálov v presnom 3D. Hoci technológia je vynikajúca pri vytváraní mikroštruktúr s vysokým rozlíšením, jej vysoká cena bola prekážkou jej širokého použitia.
Vo svetle toho tím kreatívne skombinoval relatívne lacný laser, ktorý vyžaruje viditeľné svetlo, s femtosekundovým laserom, ktorý vyžaruje infračervené impulzy, čím sa výkon femtosekundového lasera zníži o 50 percent. Tento inovatívny prístup efektívne znižuje náklady na tlač jednotlivých dielov.
Nová metóda kombinuje jednofotónovú absorpciu 532-nanometrového nanosekundového lasera s dvojfotónovou absorpciou 800-nanometrového femtosekundového lasera. Aby sa dosiahla optimálna rovnováha medzi dvoma laserovými tlačami, tím tiež skonštruoval nový matematický model na získanie hlbšieho pochopenia príslušných fotochemických procesov a na presný výpočet synergických účinkov dvojfotónových a jednofotónových excitačných procesov, čím sa zabezpečilo že ideálne výsledky tlače je stále možné dosiahnuť pri nižších výkonoch femtosekundového lasera.
Experimentálne výsledky ukazujú, že pre 2D štruktúry nová metóda znižuje výkon požadovaný femtosekundovým laserom o 80 percent; pri 3D štruktúrach je znížená asi o 50 percent.
Tím uviedol, že technológia 3D tlače s vysokým rozlíšením má široké uplatnenie, vrátane, ale nie výlučne, výroby 3D elektronických zariadení, vývoja mikrorobotov v biomedicínskej oblasti a konštrukcie 3D štruktúr alebo lešení pre tkanivové inžinierstvo. .
Femtosekundová laserová 3D tlač je v skratke fotochemická reakcia, ktorá prebieha vo veľmi malom objeme a vytvára jemné 3D štruktúry. Je to veľmi špičková technológia v modernej aditívnej výrobe, ale má obmedzenia z hľadiska rýchlosti tlače a spotreby energie. Teraz tím prekročil nákladovú bariéru tlačou štruktúr s vysokým rozlíšením s polovičným výkonom. Najcennejšie zo všetkého je, že túto novú technológiu možno tiež jednoducho integrovať do existujúcich femtosekundových laserových 3D tlačových systémov, čo vedie k rýchlejšej realizácii aplikácií v biomedicíne, mikrorobotike, mikrooptike a mnohých ďalších oblastiach.
