01.09.2020 • Photonik

Erstmals 3D-Laserdruck in Farbe gelungen

Schon ein Prise Pulverkörnchen mit Nanopartikeln liefert gleichmäßige Farbe nach Wunsch.

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.

Abb.: Die Wissenschaftler nennen es augenzwinkernd „würzen“: der... — Abb.: Die Wissenschaftler nennen es augenzwinkernd „würzen“: der Pulver-Rohstoff, beschichtet mit unterschiedlichen Nanopartikeln für den laserbasierten 3D-Druck in verschiedenen Farben. (Bild: B. Gökce, UDE)

„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