HETEROMERGE: 研发多材料打印头，适配双光子激光直写打印机，实现高精度多功能

虽然增材制造越来越普及，是一种使用率越来越高的生产工具，但它在某些应用方面仍然具有一些局限性。例如，工业界尤其对最终用途零件的精度要求越来越高基于此，市场中涌现了越来越多的微型3D打印解决方案。今天南极熊要介绍的是一家德国公司HETEROMERGE，他专注于研发微型3D打印，提出了多材料打印头技术，能够应用到双光子激光直写中，获得高精度且多功能的产品。



Robert Kirchner，是HETEROMERGE GmbH的联合创始人兼首席执行官，拥有电气工程背景，并于2011年获得聚合物微系统制造博士学位。在攻读博士学位期间，Robert在纳米压印光刻、灰度光刻和3D打印领域进行了深入研究。


△Robert Kirchner

这项研究的核心是制造非常小和但具有完整功能性的结构，利用聚合物复制技术来实现大批量生产。在最新的研究中，团队成员研制了波导结构，使增强现实眼镜成为可能。得益于双光子3D打印机，研究团队在2013年首次生产出非常小但同时高度精确的3D自由形状结构。

HETEROMERGE表示，自攻读博士学位以来，一直对功能性3D制造充满热情。作为研究的一部分，HETEROMERGE想要打印多材料复合微结构。原因很简单：不同的材料具有不同的物理性质，由多种材料建造结构可以赋予它们超越单一材料的功能。

这可能改变未来制造电子和光学系统的一种方式。但是，由于双光子激光打印机一次只能处理一种材料，因此研究团队在更换打印材料时遇到了重新对准的问题。此时，高精度双光子微打印的优势几乎丧失了，因为必须使用次优的材料交换程序。此外，如果不自动化，材料交换将非常耗时。但是研究团队已经提出了解决方案：使用多材料打印头，能够在快速自动材料交换后重新校准。HETEROMERGE的成立，也是位了将这种打印头技术商业化。


△采用专利技术制成的3D打印微针

多材料微型3D打印解决方案

●此款专利打印头技术可实现自动现场材料交换，完美解决了双光子激光打印机中材料交换后的横向重新对准问题，不同材料的区域之间不再有错位，这对于高质量的微光学器件至关重要。

●此外，交换过程比以前更快，更方便。

●可以完全独立于打印基材进行打印，即可以在玻璃或硅等被动基板上打印，也可以直接在LED或激光器等有源组件上打印。这是因为该技术采用开放式流体解决方案，因此我们的打印头独立于基材，并且不会对打印表面施加任何限制。

●原则上，可以在模块级别甚至晶圆级别进行打印，以达到制造的高度集成级别。

技术优势与应用
任何双光子激光打印机系统都可以使用HETEROMERGE的打印头，在其微观结构中实现更多功能。从目前关于双光子激光写入的商业应用的趋势来看，多材料结构具有很大的优势，特别是在微光学、光子学、光子学封装、医疗设备和组织工程领域。举个例子：可以打印微小的透镜堆栈，其各个透镜由不同的材料制成。因此，微光学可以实现更高的图像质量。相信打印头技术将帮助双光子激光在上述领域找到更多的商业应用。


△HETEROMERGE

未来10年的增材制造市场
Robert表示3D打印已经在大型结构的工业生产中的许多领域站稳了脚跟，双光子激光打印作为微增材制造的解决方案正在达到同样的成熟度，这将成为对电子制造小批量和高混合应用的宝贵贡献，在这些应用中，3D打印可以提供非常灵活的生产。



增材制造可以用于高质量微光学元件和组件领域，制造的微光学器件能够实现微创医学成像系统。此外，可以通过将光纤耦合到芯片中，通过打印功能微光学器件无损地耦合到芯片中，帮助数据中心更有效地处理信息。相信在今天甚至无法想象很多应用，当认识到功能性3D微打印的可能性时，新的市场将出现！

Heteromerge
作为德国德累斯顿理工大学(TU Dresden) 的衍生公司，Heteromerge正在努力实现其微型多材料3D打印愿景。这家初创公司正在开发下一代高分辨率、自动化3D打印系统，即使在低至100纳米的极小结构尺寸中也能实现多材料打印。根据德累斯顿工业大学的说法，该技术为各种新的应用领域填补了“缺失的一环”，特别是在微光学和微流体领域以及光子学封装领域，还有组织工程领域，从而成为高精度打印机系统工业应用的推动者。