Erstmals 3D-Laserdruck in Farbe gelungen

Ob Lüftungsgitter in Flugzeugkabinen, Serien­bauteile in Autos oder Mascara-Bürsten: Die Industrie nutzt seit einigen Jahren 3D-Drucker auf Laser­basis, wenn es auf Präzision und gute mechanische Eigen­schaften ankommt. Aller­dings sind die Geräte teuer, groß und drucken nur weiß. Für den Haus­gebrauch gibt es zwar auch schon Tischgeräte, aber die können nur schwarz drucken – bis jetzt. Ein Forscher­team der Uni Duisburg-Essen hat jetzt Farbe ins Spiel gebracht.

„Statt den in der Industrie üblichen CO2-Lasern setzen wir auf deutlich günstigere Dioden­laser“, erklärt Team-Mitglied Bilal Gökce. „Da muss man aber zunächst ein bisschen tricksen.“ Denn das übliche Pulver-Polymer, der Rohstoff für den Druck, ist weiß. Das bedeutet, dass es alle Wellen­längen des sicht­baren Lichts reflektiert – leider auch die des Dioden­lasers. Doch das das Team hatte eine Idee, um zwei Fliegen mit einer Klappe zu schlagen: Die Wissen­schaftler beschichteten die Pulver­körnchen mit Nano­partikeln aus Silber. Im Nano­bereich haben Materialien mitunter über­raschende Eigen­schaften. So erscheint Silber gelb, Gold hingegen rot bis violett.

Das vormals weiße Polymer war nun gelb. In Kombination mit einem Dioden­laser, dessen Strahlung besonders gut von gelben Objekten absorbiert wird, funktioniert die Idee: Es entstand der erste laser­basierte 3D-Druck in Farbe.

„Da die Nanopartikel fest auf der Ober­fläche der Pulver­körnchen sitzen und nicht nur hinein­gemischt sind, ergibt schon eine Prise von ihnen eine gleich­mäßige Farbe“, so Gökce. Und was mit Silber funktioniert, geht auch mit Nano­partikeln aus anderem Elementen, sodass den Farben in diesem Verfahren keine Grenzen gesetzt sind. Quasi als Bonus gibt es andere Charak­te­ristika der Partikel wie die anti­bakterielle Wirkung von Silber oder magnetische Eigen­schaften von Eisenoxid noch dazu.

UDE / RK

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  T. Hupfeld et al.: Plasmonic Seasoning: Giving Color to Desktop Laser 3D Printed Polymers by Highly Dispersed Nanoparticles, Adv. Opt. Mater. 8, 2000473 (2020); DOI: 10.1002/adom.202000473
• Center for Nanointegration Duisburg-Essen, Universität Duisburg-Essen