HETEROMERGE: 研發(fā)多材料打印頭，適配雙光子激光直寫打印機，實現高精度多功能

雖然增材制造越來越普及，是一種使用率越來越高的生產工具，但它在某些應用方面仍然具有一些局限性。例如，工業(yè)界尤其對最終用途零件的精度要求越來越高基于此，市場中涌現了越來越多的微型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，能夠應用到雙光子激光直寫中，獲得高精度且多功能的產品。



Robert Kirchner，是HETEROMERGE GmbH的聯合創(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)制造博士學位。在攻讀博士學位期間，Robert在納米壓印光刻、灰度光刻和3D打印領域進行了深入研究。


△Robert Kirchner

這項研究的核心是制造非常小和但具有完整功能性的結構，利用聚合物復制技術來實現大批量生產。在最新的研究中，團隊成員研制了波導結構，使增強現實眼鏡成為可能。得益于雙光子3D打印機，研究團隊在2013年首次生產出非常小但同時高度精確的3D自由形狀結構。

HETEROMERGE表示，自攻讀博士學位以來，一直對功能性3D制造充滿熱情。作為研究的一部分，HETEROMERGE想要打印多材料復合微結構。原因很簡單：不同的材料具有不同的物理性質，由多種材料建造結構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系統(tǒng)的一種方式。但是，由于雙光子激光打印機一次只能處理一種材料，因此研究團隊在更換打印材料時遇到了重新對準的問題。此時，高精度雙光子微打印的優(yōu)勢幾乎喪失了，因為必須使用次優(yōu)的材料交換程序。此外，如果不自動化，材料交換將非常耗時。但是研究團隊已經提出了解決方案：使用多材料打印頭，能夠在快速自動材料交換后重新校準。HETEROMERGE的成立，也是位了將這種打印頭技術商業(yè)化。


△采用專利技術制成的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可實現自動現場材料交換，完美解決了雙光子激光打印機中材料交換后的橫向重新對準問題，不同材料的區(qū)域之間不再有錯位，這對于高質量的微光學器件至關重要。

●此外，交換過程比以前更快，更方便。

●可以完全獨立于打印基材進行打印，即可以在玻璃或硅等被動基板上打印，也可以直接在LED或激光器等有源組件上打印。這是因為該技術采用開放式流體解決方案，因此我們的打印頭獨立于基材，并且不會對打印表面施加任何限制。

●原則上，可以在模塊級別甚至晶圓級別進行打印，以達到制造的高度集成級別。

技術優(yōu)勢與應用
任何雙光子激光打印機系統(tǒng)都可以使用HETEROMERGE的打印頭，在其微觀結構中實現更多功能。從目前關于雙光子激光寫入的商業(yè)應用的趨勢來看，多材料結構具有很大的優(yōu)勢，特別是在微光學、光子學、光子學封裝、醫(yī)療設備和組織工程領域。舉個例子：可以打印微小的透鏡堆棧，其各個透鏡由不同的材料制成。因此，微光學可以實現更高的圖像質量。相信打印頭技術將幫助雙光子激光在上述領域找到更多的商業(yè)應用。


△HETEROMERGE

未來10年的增材制造市場
Robert表示3D打印已經在大型結構的工業(yè)生產中的許多領域站穩(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到同樣的成熟度，這將成為對電子制造小批量和高混合應用的寶貴貢獻，在這些應用中，3D打印可以提供非常靈活的生產。



增材制造可以用于高質量微光學元件和組件領域，制造的微光學器件能夠實現微創(chuàng)醫(yī)學成像系統(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器件無損地耦合到芯片中，幫助數據中心更有效地處理信息。相信在今天甚至無法想象很多應用，當認識到功能性3D微打印的可能性時，新的市場將出現！

Heteromerge
作為德國德累斯頓理工大學(TU Dresden) 的衍生公司，Heteromerge正在努力實現其微型多材料3D打印愿景。這家初創(chuàng)公司正在開發(fā)下一代高分辨率、自動化3D打印系統(tǒng)，即使在低至100納米的極小結構尺寸中也能實現多材料打印。根據德累斯頓工業(yè)大學的說法，該技術為各種新的應用領域填補了“缺失的一環(huán)”，特別是在微光學和微流體領域以及光子學封裝領域，還有組織工程領域，從而成為高精度打印機系統(tǒng)工業(yè)應用的推動者。