3D-printen door direct laserschrijven produceert structuren van micrometerformaat met nauwkeurig gedefinieerde eigenschappen. Onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hebben nu een methode ontwikkeld om de inkt die wordt gebruikt voor 3D-printen te wissen. Op deze manier, de kleine structuren tot 100 nm groot kunnen herhaaldelijk worden gewist en herschreven. Een nanometer komt overeen met een miljoenste van een millimeter. Deze ontwikkeling opent veel nieuwe toepassingen van 3D-fabricage in de biologie of materiaalwetenschappen, bijvoorbeeld.

Direct laserschrijven betekent dat een computergestuurde, gefocusseerde laserstraal genereert de structuur in een fotoresist vergelijkbaar met een pen. "Het ontwikkelen van een inkt die weer kan worden gewist, was een van de grote uitdagingen bij direct laserschrijven, " Professor Christopher Barner-Kowollik van het KIT's Institute for Chemical Technology and Polymer Chemistry zegt. De wetenschappers hebben nu succes:ze hebben een inkt ontwikkeld met omkeerbare binding, waarvan de bouwstenen van elkaar te scheiden zijn. De gedrukte structuur wordt eenvoudig gewist door deze onder te dompelen in een chemisch oplosmiddel. Op het punt van wissen, een nieuwe structuur kan worden geschreven. Op deze manier, de structuur kan herhaaldelijk worden gewijzigd.

Het proces is ontwikkeld in nauwe samenwerking met de groep van professor Martin Wegener van het Institute of Applied Physics en het Institute of Nanotechnology van het KIT. De natuurkundigen ontwikkelden zeer gespecialiseerde 3D-printers die steigers tot 100 nm groot produceren door direct laserschrijven.

"De inkt met gedefinieerde breekpunten kan voor verschillende toepassingen worden gebruikt, " zegt doctoraatsstudent en eerste auteur Markus Zieger. Structuren geschreven met uitwisbare inkt kunnen worden geïntegreerd in structuren gemaakt van niet-uitwisbare inkt:draagconstructies kunnen worden geproduceerd door 3D-printen, die vergelijkbaar zijn met die gebruikt bij het bouwen van bruggen en later verwijderd. Ook is het mogelijk om 3D designer petrischalen verder te ontwikkelen voor gebruik in de biologie. Onlangs, dergelijke structuren zijn ontworpen door KIT om celculturen in drie dimensies op laboratoriumschaal te laten groeien. "Tijdens de celgroei, delen van de 3-D microscaffold kunnen weer worden verwijderd om te bestuderen hoe de cellen reageren op de veranderde omgeving, " legt Martin Wegener uit. Volgens de wetenschappers het is ook mogelijk om in de toekomst omkeerbare draadverbindingen te maken van uitwisbare geleidende structuren. Een permanente inkt kan worden gemengd met een niet-permanente inkt om de eigenschappen van het drukwerk te beïnvloeden en het min of meer poreus te maken, bijvoorbeeld.

Het nieuwe proces wordt gepresenteerd in het gerenommeerde tijdschrift Angewandte Chemie onder de kop "Cleaving Direct Laser Written Microstructures on Demand." De recensenten beoordeelden deze publicatie als een "zeer belangrijk artikel". 3D-printen is al onmisbaar in veel fabricagegebieden. Het belang ervan neemt toe. "Volgens schattingen ongeveer 10 procent van alle goederen zal in 2030 worden geproduceerd door middel van 3D-printen, ' zeggen Barner-Kowollik en Wegener.