HETEROMERGE: 研發(fā)多材料打印頭，適配雙光子激光直寫打印機(jī)，實(shí)現(xiàn)高精度多功能

雖然增材制造越來越普及，是一種使用率越來越高的生產(chǎn)工具，但它在某些應(yīng)用方面仍然具有一些局限性。例如，工業(yè)界尤其對(duì)最終用途零件的精度要求越來越高基于此，市場中涌現(xiàn)了越來越多的微型3D打印解決方案。今天南極熊要介紹的是一家德國公司HETEROMERGE，他專注于研發(fā)微型3D打印，提出了多材料打印頭技術(shù)，能夠應(yīng)用到雙光子激光直寫中，獲得高精度且多功能的產(chǎn)品。



Robert Kirchner，是HETEROMERGE GmbH的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官，擁有電氣工程背景，并于2011年獲得聚合物微系統(tǒng)制造博士學(xué)位。在攻讀博士學(xué)位期間，Robert在納米壓印光刻、灰度光刻和3D打印領(lǐng)域進(jìn)行了深入研究。


△Robert Kirchner

這項(xiàng)研究的核心是制造非常小和但具有完整功能性的結(jié)構(gòu)，利用聚合物復(fù)制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。在最新的研究中，團(tuán)隊(duì)成員研制了波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，使增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡成為可能。得益于雙光子3D打印機(jī)，研究團(tuán)隊(duì)在2013年首次生產(chǎn)出非常小但同時(shí)高度精確的3D自由形狀結(jié)構(gòu)。

HETEROMERGE表示，自攻讀博士學(xué)位以來，一直對(duì)功能性3D制造充滿熱情。作為研究的一部分，HETEROMERGE想要打印多材料復(fù)合微結(jié)構(gòu)。原因很簡單：不同的材料具有不同的物理性質(zhì)，由多種材料建造結(jié)構(gòu)可以賦予它們超越單一材料的功能。

這可能改變未來制造電子和光學(xué)系統(tǒng)的一種方式。但是，由于雙光子激光打印機(jī)一次只能處理一種材料，因此研究團(tuán)隊(duì)在更換打印材料時(shí)遇到了重新對(duì)準(zhǔn)的問題。此時(shí)，高精度雙光子微打印的優(yōu)勢幾乎喪失了，因?yàn)楸仨毷褂么蝺?yōu)的材料交換程序。此外，如果不自動(dòng)化，材料交換將非常耗時(shí)。但是研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)提出了解決方案：使用多材料打印頭，能夠在快速自動(dòng)材料交換后重新校準(zhǔn)。HETEROMERGE的成立，也是位了將這種打印頭技術(shù)商業(yè)化。


△采用專利技術(shù)制成的3D打印微針

多材料微型3D打印解決方案

●此款專利打印頭技術(shù)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)現(xiàn)場材料交換，完美解決了雙光子激光打印機(jī)中材料交換后的橫向重新對(duì)準(zhǔn)問題，不同材料的區(qū)域之間不再有錯(cuò)位，這對(duì)于高質(zhì)量的微光學(xué)器件至關(guān)重要。

●此外，交換過程比以前更快，更方便。

●可以完全獨(dú)立于打印基材進(jìn)行打印，即可以在玻璃或硅等被動(dòng)基板上打印，也可以直接在LED或激光器等有源組件上打印。這是因?yàn)樵摷夹g(shù)采用開放式流體解決方案，因此我們的打印頭獨(dú)立于基材，并且不會(huì)對(duì)打印表面施加任何限制。

●原則上，可以在模塊級(jí)別甚至晶圓級(jí)別進(jìn)行打印，以達(dá)到制造的高度集成級(jí)別。

技術(shù)優(yōu)勢與應(yīng)用
任何雙光子激光打印機(jī)系統(tǒng)都可以使用HETEROMERGE的打印頭，在其微觀結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)更多功能。從目前關(guān)于雙光子激光寫入的商業(yè)應(yīng)用的趨勢來看，多材料結(jié)構(gòu)具有很大的優(yōu)勢，特別是在微光學(xué)、光子學(xué)、光子學(xué)封裝、醫(yī)療設(shè)備和組織工程領(lǐng)域。舉個(gè)例子：可以打印微小的透鏡堆棧，其各個(gè)透鏡由不同的材料制成。因此，微光學(xué)可以實(shí)現(xiàn)更高的圖像質(zhì)量。相信打印頭技術(shù)將幫助雙光子激光在上述領(lǐng)域找到更多的商業(yè)應(yīng)用。


△HETEROMERGE

未來10年的增材制造市場
Robert表示3D打印已經(jīng)在大型結(jié)構(gòu)的工業(yè)生產(chǎn)中的許多領(lǐng)域站穩(wěn)了腳跟，雙光子激光打印作為微增材制造的解決方案正在達(dá)到同樣的成熟度，這將成為對(duì)電子制造小批量和高混合應(yīng)用的寶貴貢獻(xiàn)，在這些應(yīng)用中，3D打印可以提供非常靈活的生產(chǎn)。



增材制造可以用于高質(zhì)量微光學(xué)元件和組件領(lǐng)域，制造的微光學(xué)器件能夠?qū)崿F(xiàn)微創(chuàng)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。此外，可以通過將光纖耦合到芯片中，通過打印功能微光學(xué)器件無損地耦合到芯片中，幫助數(shù)據(jù)中心更有效地處理信息。相信在今天甚至無法想象很多應(yīng)用，當(dāng)認(rèn)識(shí)到功能性3D微打印的可能性時(shí)，新的市場將出現(xiàn)！

Heteromerge
作為德國德累斯頓理工大學(xué)(TU Dresden) 的衍生公司，Heteromerge正在努力實(shí)現(xiàn)其微型多材料3D打印愿景。這家初創(chuàng)公司正在開發(fā)下一代高分辨率、自動(dòng)化3D打印系統(tǒng)，即使在低至100納米的極小結(jié)構(gòu)尺寸中也能實(shí)現(xiàn)多材料打印。根據(jù)德累斯頓工業(yè)大學(xué)的說法，該技術(shù)為各種新的應(yīng)用領(lǐng)域填補(bǔ)了“缺失的一環(huán)”，特別是在微光學(xué)和微流體領(lǐng)域以及光子學(xué)封裝領(lǐng)域，還有組織工程領(lǐng)域，從而成為高精度打印機(jī)系統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用的推動(dòng)者。