Специалисты компании Nanoscribe GmbH, являющейся дочерним предприятием Технологического института Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology, KIT), разработали новый трехмерный принтер, способный печатать трехмерные микро- и нанобъекты. Помимо высокой разрешающей способности новый трехмерный принтер является самым быстрым в мире среди подобных принтеров на сегодняшний день. Благодаря использованию нового метода лазерной литографии с помощью нового принтера можно делать трехмерные объекты сколь угодно сложной формы, размеры которых не превышают диаметра человеческого волоса с минимальными затратами времени и энергии.

Система Nanoscribe уже сейчас используется для печати невероятно сложных полимерных волноводов, что требует обработки потока данных, равного 5 терабитам в секунду. Такая скорость передачи информации, совместно с использованием нового метода лазерной литографии, позволила увеличить скорость трехмерной печати в 100 раз по сравнению с другими подобными принтерами. А ключевую роль в увеличении скорости трехмерной печати сыграла специальная система подвижных зеркал с гальвано-электрическим управлением, технология, применяющаяся в лазерных установках для световых шоу и в некоторых устройствах записи и чтения компакт- и DVD-дисков.

Отражение лазерного света с помощью вращающегося зеркала гальвано-системы позволяет получить быстрое и точное позиционирование и фокусировку луча лазера. «Нам удалось добиться необычайного прогресса в области трехмерной печати в масштабе микрометра и нанометра. А высокая точность и скорость обработки была достигнута за счет использования адаптированной гальво-технологии управления лучом лазера» — рассказывает Мартин Хермэчвеилер (Martin Hermatschweiler), директор компании Nanoscribe GmbH.

Технология прямой лазерной литографии, лежащая в основе трехмерной печати, основана на методе двухфотонной полимеризации. Сверхкороткий импульс интенсивного лазерного света полимеризует молекулы светочувствительного материала, фотополимера, находящиеся в фокусе луча. В зависимости от светочувствительности материала, интенсивности и диаметра луча лазера можно получать сколь угодно малые части из твердого полимерного материала, из которых состоит конечный объект. После удаления мягкого неполимезированного исходного материала остается готовый микрообъект, структура которого укрепляется дополнительной обработкой.

Теоретически с помощью нового метода трехмерной лазерной печати можно быстро и с высоким разрешением изготавливать сложнейшие микро- и нано-объекты в больших количествах на большой площади исходного материала. Но фактически у нового трехмерного принтера рабочая область ограничена 100 микронами из-за рассеивания света и других оптических свойств фокусирующего оборудования.