Ziel ist es, mit der Kombi-Maschine verzweigte Mikroröhren ebenso wie komplette Mikrofluidiksysteme herzustellen. (Bildquelle: Fraunhofer)
Bislang gab es dafür verschiedene separate Verfahren: Die UV-Polymerisation auf Basis von Lasern, wie zum Beispiel die Stereolithografie (SLA) oder Mikrospiegel-Arrays (DLP), sowie die Multiphotonenpolymerisation (MPP) im mikroskopischen Maßstab. Beim SLA-Verfahren schreibt ein UV-Laser eine zweidimensionale Struktur in ein Harzbad, was eine Polymerisation des photosensitiven Materials bewirkt. Das Bauteil wird schrittweise abgesenkt und schichtweise eine 3D-Struktur aufgebaut. Die Aufbaurate liegt über 1 mm³ pro Sekunde. Neuere Belichter verwenden UV-LEDs als Lichtquelle und einen DLP (Digital-Light-Processor) Chip anstelle des Scanners. Die Belichtung lässt sich parallelisieren und so die Aufbaurate erhöhen. Beide Verfahren erreichen eine maximale Auflösung oberhalb von 10 µm. Für den Aufbau noch feinerer Strukturen eignet sich die Multiphotonen-Polymerisation. Dabei wird die nötige Photonenenergie durch intensive Laserpulse mit Wellenlängen im sichtbaren oder infraroten Bereich erzeugt, wobei sich mehrere niederenergetische Photonen virtuell zu einem UV-Photon addieren. Die Projektpartner kombinieren das DLP-gestützte Verfahren mit dem MPP-Verfahren und entwickeln eine Maschine mit zwei wählbaren Belichtungssystemen für entweder hohe Aufbauraten oder hohe Präzision. Sie nutzen Hochleistungs-LEDs mit einer Wellenlänge von 365 nm und einen DLP-Chip mit HD-Auflösung für die Lithografie. Für das MPP-Modul wird ein Femtosekundenlaser mit einem schnellen Scanner und Mikroskopoptik eingesetzt. Zusätzlich wird auch eine Steuerungssoftware entwickelt, die anhand von CAD-Daten selbstständig entscheiden soll, wann ein Wechsel zwischen den zwei Quellen sinnvoll ist.
