Direktes Laserschreiben Löschbare 3D-Druck-Tinte

Mit dem Verfahren vom KIT lassen sich lasergeschriebene dreidimensionale Mikrostrukturen lassen sich schreiben, auflösen und neu schreiben.
Mit dem Verfahren vom KIT lassen sich lasergeschriebene dreidimensionale Mikrostrukturen lassen sich schreiben, auflösen und neu schreiben.

Forscher am KIT haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich die 3D-Tinte beim direkten Laserschreiben wieder wegwischen lässt. Dadurch entstehen völlig neue Anwendungsmöglichkeiten, zum Beispiel in der Biologie oder in der Materialentwicklung.

Im 3D-Druckverfahren durch direktes Laserschreiben können mikrometergroße Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Bei diesem Verfahren erzeugt ein computergesteuerter fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack die gewünschte Struktur.

»Eine Tinte zu entwickeln, die man wieder löschen kann, war eine der großen Herausforderungen beim direkten Laserschreiben«, sagt Professor Christopher Barner-Kowollik vom Institut für Technische Chemie und Polymerchemie des KIT. Dies ist den Wissenschaftlern nun gelungen: Sie haben eine Tinte mit einer reversiblen Bindungsverknüpfung entwickelt, deren Bausteine sich wieder voneinander trennen lassen. Das Gedruckte wird einfach gelöscht, indem es in eine Lösungschemikalie getaucht wird. An der gelöschten Stelle kann erneut geschrieben werden, so dass die Struktur mehrfach verändert werden kann.

Das Verfahren entstand in enger Kooperation mit der Forschergruppe von Professor Martin Wegener am Institut für Angewandte Physik und am Institut für Nanotechnologie des KIT. Die dortigen Wissenschaftler entwickelten die hochspezialisierten 3D-Drucker, mit denen durch direktes Laserschreiben bis zu 100 nm feine Gerüste entstehen.

Die Forscher stellten das Verfahren unter dem Titel »Cleaving Direct Laser Written Microstructures on Demand« erstmals in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie vor. Die Gutachter haben die Veröffentlichung als »Very Important Paper« eingestuft.

Zukünftige Anwendungsmöglichkeiten

»Die Tinte mit Sollbruchstellen bietet eine Vielfalt an Anwendungen«, erklärt Doktorand und Erstautor Markus Zieger. Mit löschbarer Tinte geschriebene Formen lassen sich beispielsweise in Strukturen aus nicht-löschbarer Tinte integrieren. So wird es möglich, beim dreidimensionalen Druck Stützkonstruktionen – ähnlich wie beim Brückenbau – herzustellen und sie im weiteren Fertigungsprozess wieder zu entfernen. Für die Biologie könnten 3D-Designer-Petrischalen weiterentwickelt werden, die ebenfalls am KIT entworfen wurden, um Zellkulturen im Labor in passgerechter Raumstruktur wachsen zu lassen. Man könnte also während des Zellwachstums Teile des dreidimensionalen Mikrogerüsts wieder entfernen, um zu untersuchen, wie die Zellen auf die veränderte Umgebung reagieren.

Denkbar sei es auch, mit Hilfe löschbar geschriebener leitender Strukturen reversible Drahtbindungen als elektronische Bauteile herzustellen. Durch das Mischen einer permanenten und einer nichtpermanenten Tinte lassen sich zudem die Eigenschaften des gedruckten Materials beeinflussen, so dass es mehr oder weniger porös gemacht werden kann.