a, Enfoques para la fabricación de microarquitecturas 3D multimaterial mediante impresión láser 3D multifotón. Después del ciclo de exposición y revelado de un primer fotorresistente, una segunda fotorresistencia se lanza manualmente, expuesto, desarrollado, etc. Este enfoque se puede realizar mediante un enfoque basado en paleta o una cámara de microfluidos. Aquí en, Todos los fotorresistentes y reveladores se envían a la región de impresión a través de una plataforma o cámara de microfluidos. B, Andamio basado en múltiples materiales que responde a estímulos 3D que sirve como un banco de microestiramiento para células (verde), adhiriéndose específicamente al área de la flecha roja. El hidrogel huésped-huésped en los pozos intermedios se hincha de forma reproducible y, por tanto, dobla las laminillas elásticas del polímero. C, Característica de seguridad fluorescente determinista 3D que contiene cuatro polímeros dopados de manera diferente que emiten a cuatro longitudes de onda diferentes (rojo, azul, verde, y amarillo) y un componente polimérico no fluorescente. Crédito:Liang Yang, Frederik Mayer, Uwe H. F. Bunz, Eva Blasco y Martin Wegener
Los enfoques de fotones múltiples proporcionan velocidades de impresión de hasta diez millones de vóxeles por segundo. Los enfoques 3D basados en múltiples fotones estructuran la materia con una resolución que se aproxima a los tamaños de las características submicrométricas y nanométricas. Dicha resolución espacial es crucial para muchas aplicaciones en fotónica y electrónica y es inaccesible para la mayoría de los otros enfoques de fabricación aditiva 3D.
Sin embargo, la gran mayoría de los objetos y dispositivos impresos en 3D fabricados a lo largo de estas líneas se han compuesto de un solo material polimérico. Las arquitecturas de múltiples materiales se investigan mucho menos que las arquitecturas de un solo material, todavía, la mayoría de los sistemas de la vida real (microscópicos y macroscópicos, biológicos y artificiales) contienen una gran cantidad de materiales diferentes con ópticas muy diferentes, mecánico, térmico, y propiedades electrónicas.
En un nuevo artículo publicado en Ligero:Fabricación avanzada , un equipo de científicos, dirigido por el profesor Martin Wegener del Instituto de Física Aplicada, Instituto de Tecnología de Karlsruhe, Alemania y sus colaboradores han revisado los enfoques y logros de la micro / nanoimpresión de múltiples materiales y fotones múltiples. Primero se concluyen los materiales existentes que podrían servir como un conjunto de trabajo de materiales primarios. En el segundo paso, Se discute el procesamiento de materiales primarios diferentes dentro de estructuras impresas en 3D utilizando una sola máquina herramienta. La literatura correspondiente se divide en dos avenidas.
En la primera avenida Se combinan diferentes fotorresistencias, las contrapartes de las tintas de colores, para fabricar una estructura 3D multimaterial específica. Hasta aquí, esta combinación se ha logrado mediante pasos intermedios de procesamiento manual, pero los sistemas automatizados de impresión 3D de múltiples fotones y materiales múltiples se están desarrollando rápidamente.
En la segunda avenida una sola fotorresistencia proporciona material impreso en 3D con diferentes propiedades. No existe un análogo directo en la impresión gráfica 2D. La idea subyacente es imponer un estímulo durante el proceso de impresión 3D de cada vóxel, influir en la foto-reacción de la tinta, de modo que las propiedades del material emergente se pueden variar local y determinísticamente en 3D.
“La naturaleza procede de manera bastante similar. Alcanza una gran variedad de diferentes propiedades materiales efectivas en animales y plantas mediante la arquitectura en una escala micrométrica y nanométrica utilizando solo un número limitado de bloques de construcción, a base de polisacáridos, proteínas, y minerales.16 La impresión de microestructuras 3D a medida da como resultado compuestos artificiales, con óptica eficaz, mecánico, térmico, y propiedades electrónicas que pueden ser cualitativamente dramáticamente distintas de las de los componentes. En cuanto al tramado en 2D, es clave que los tamaños de los rasgos característicos sean lo suficientemente pequeños como para que el observador no los note y más bien experimente un continuo homogéneo efectivo ”, afirman los autores.
"En lo que respecta a las materias primas, el campo todavía muestra deficiencias en cuanto a conductividad eléctrica, semiconductor, metálico, e ingredientes sensibles a los estímulos, "explican los científicos.
