Multi-foton-benaderingen bieden afdruksnelheden tot ongeveer tien miljoen voxels per seconde. Op meerdere fotonen gebaseerde 3D-benaderingen structureren materie met een resolutie die submicrometer- en nanometer-kenmerken nadert. Een dergelijke ruimtelijke resolutie is cruciaal voor veel toepassingen in fotonica en elektronica en is ontoegankelijk voor de meeste andere 3D-additive manufacturing-benaderingen.

Echter, de overgrote meerderheid van 3D-geprinte objecten en apparaten die langs deze lijnen zijn gemaakt, zijn samengesteld uit slechts een enkel polymeer materiaal. Multi-materiaal architecturen zijn veel minder onderzocht dan single-materiaal architecturen, nog, de meeste real-life systemen (microscopisch en macroscopisch, biologisch en kunstmatig) bevatten een groot aantal verschillende materialen met sterk verschillende optische, mechanisch, thermisch, en elektronische eigenschappen.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Licht:geavanceerde productie , een team van wetenschappers, onder leiding van professor Martin Wegener van het Institute of Applied Physics, Karlsruhe Instituut voor Technologie, Duitsland en collega's hebben de benaderingen en resultaten van multi-materiaal multi-foton micro/nano-printen beoordeeld. Bestaande materialen die als werkset van primaire materialen kunnen dienen, worden eerst afgerond. In de tweede stap, het verwerken van ongelijksoortige primaire materialen binnen 3D-geprinte structuren met behulp van een enkele werktuigmachine wordt besproken. Overeenkomstige literatuur is verdeeld in twee wegen.

In de eerste laan, verschillende fotoresists - de tegenhangers van de gekleurde inkten - worden gecombineerd om een ​​gerichte 3D-structuur met meerdere materialen te maken. Tot dusver, deze combinatie is bereikt door tussenliggende handmatige verwerkingsstappen, maar geautomatiseerde multi-foton multi-materiaal 3D-printsystemen ontwikkelen zich snel.

In de tweede laan, een enkele fotoresist levert 3D-geprint materiaal met verschillende eigenschappen. Er is geen direct analoog in grafisch 2D-printen. Het achterliggende idee is om tijdens het 3D-printproces van elke voxel een prikkel op te leggen, het beïnvloeden van de fotoreactie van de inkt, zodat de opkomende materiaaleigenschappen lokaal en deterministisch in 3D kunnen worden gevarieerd.

"De natuur gaat op dezelfde manier te werk. Ze bereikt een grote verscheidenheid aan verschillende effectieve materiaaleigenschappen in dieren en planten door op micrometer- en nanometerschaal te ontwerpen met slechts een beperkt aantal bouwstenen, op basis van polysachariden, eiwitten, en mineralen.16 Het printen van op maat gemaakte 3D-microstructuren resulteert in kunstmatige composieten, met effectieve optische, mechanisch, thermisch, en elektronische eigenschappen die kwalitatief sterk kunnen verschillen van die van de bestanddelen. Wat betreft dithering in 2D, het is van cruciaal belang dat de kenmerkende kenmerken zo klein zijn dat de waarnemer ze niet opmerkt en eerder een effectief homogeen continuüm ervaart ", stellen de auteurs.

"Wat betreft primaire materialen, het veld vertoont nog tekortkomingen op het gebied van elektrisch geleidende, halfgeleidend, metalen, en op prikkels reagerende ingrediënten, ', leggen de wetenschappers uit.