Een 3D-laserprinter voor iedereen
Geplaatst: 07 mei, 2010
Dr. Yves Bellouard van de faculteit Werktuigbouwkunde is coördinator
van een nieuw Europees project, Femtoprint, dat deze maand van start
gaat. Het doel is om een handzame 3D-laserprinter te ontwikkelen
waarmee microstructuren in glas kunnen worden geprint. Met deze
femtoprinter is de fabricage van microstructuren niet langer
voorbehouden aan grote bedrijven.
Dr. Yves Bellouard. Foto: Bart van Overbeeke
Microsystemen zijn minuscule machientjes, nauwelijks met het blote oog
te zien. Ze bevatten vaak zowel mechanische als elektrische onderdelen
en worden gebruikt om signalen te meten, of om onderdelen aan te
drijven. In steeds meer apparaten zijn microsystemen te vinden. Zoals
de versnellingsmetertjes die in laptops zijn ingebouwd. Deze
apparaatjes merken direct als een laptop valt en zorgen ervoor dat de
harddisk zich op een schok voorbereidt. Zo wordt dataverlies voorkomen.
Een ander bekend microsysteem is de zogeheten lab-on-a-chip, waarmee
een druppel bloed, urine of speeksel wordt getest op ziekteverwekkers
of drugs.
Om kleine microsystemen te maken, zijn grote, dure en energieslurpende
machines nodig en een speciale cleanroom. Dat is volgens Bellouard een
van de redenen waarom de ontwikkeling van microsystemen relatief
langzaam gaat: alleen grote bedrijven hebben hiervoor de middelen.
Daarbij komt nog dat een investering pas rendabel wordt als de markt
behoefte heeft aan grote hoeveelheden van deze microsystemen. Kleine,
innovatieve bedrijfjes en te specialistische toepassingen maken dus
nauwelijks kans.
De Fransman gebruikt een alternatief: de femtoseconde-laser waarmee hij
in glas driedimensionale patronen aanbrengt. De eigenschappen van het
glas veranderen in de gebieden die aan het laserlicht worden
blootgesteld, afhankelijk van de intensiteit van het laserlicht. Zo kan
de brekingsindex van het materiaal, een belangrijke optische
eigenschap, worden aangepast. Het uitgekozen patroon wordt hierdoor een
soort wegennet voor de geleiding van licht. Toepassing hiervan is
denkbaar in optische computerchips, maar ook in optische
bewegingssensoren.
Behalve de optische eigenschappen, kan het laserlicht ook de chemische
eigenschappen van het glas beïnvloeden, en dan met name de gevoeligheid
voor zuren. Het aangebrachte driedimensionale patroon kan dan eenvoudig
in een keer worden weggeëtst, terwijl de patronen met conventionele
methodes nog laag voor laag worden opgebouwd. En omdat het patroon in
het inwendige van het glas wordt aangebracht, is er geen contact met de
lucht. Een cleanroom is daarom niet nodig. Bellouard en zijn collegas
hebben al bewezen dat je met deze methode de basis voor een
lab-on-a-chip kunt maken.
Een voornaam doel van Femtoprint is om de benodigde laser, die nu nog
een laboratoriumtafel in beslag neemt, terug te brengen tot het formaat
van een schoenendoos. De Franse laserfabrikant Amplitude Systèmes wordt
verantwoordelijk voor dit deel van het project. Daarnaast zijn nog een
aantal Franse, Zwitserse, Duitse en Engelse partners betrokken. De
groep van Bellouard zal zich voornamelijk bezighouden met onderzoek
naar de effecten van het laserlicht op fused silica, het hoogwaardige
glas dat voor de microsystemen wordt gebruikt.
Technische Universiteit Eindhoven