3D-Nano-Inkjet-Drucker

Schweizer drucken kleinstes Farbbild der Welt

Armin Weiler kümmert sich um die rechercheintensiven Geschichten rund um den ITK-Channel und um die Themen der Distribution. Zudem ist er für den Bereich Peripherie zuständig. Zu seinen Spezialgebieten zählen daher Drucker, Displays und Eingabegeräte. Bei der inoffiziellen deutschen IT-Skimeisterschaft "CP Race" ist er für die Rennleitung verantwortlich.
Mit einem 3D-Nano-Inkjet-Drucker ist es Schweizer Wissenschaftler der ETH sowie dem Spin-off Scrona gelungen, ein Bild von der Größe eines Haar-Querschnitts zu drucken.

Großformatdruck ist es nicht gerade, was nun Forschern der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) gelungen ist. Im Gegenteil: Den Mitarbeitern der renommierten technisch-naturwissenschaftlichen Hochschule ist zusammen mit dem Spin-off Scrona gelungen, ein Bild auf eine Fläche von nur 0,0092 Quadratmillimetern zu drucken. Das Foto, das Clownfische in einer Seeanemone zeigt, hat Seitenlängen von 80 auf 115 Mikrometer. "Dieses Bild ist so winzig, dass es von bloßem Auge nicht mehr sichtbar ist", freut sich der ehemalige ETH-Forscher und Scrona-Mitgründer Patrick Galliker.

Das kleinste Inkjet-Farbbild der Welt misst gerade mal so viel wie die Querschnittsfläche eines menschlichen Haars.
Das kleinste Inkjet-Farbbild der Welt misst gerade mal so viel wie die Querschnittsfläche eines menschlichen Haars.
Foto: Scrona/ETH Zürich

Die Fläche entspricht etwa der Größe des Querschnitts durch ein menschliches Haar. Die Forscher der ETH haben errechnet, dass die Fische, die in natura etwas 10 Zentimeter groß sind, auf der Abbildung um den Faktor 3333 geschrumpft wurden. Damit würde das Foto auf ein einziges Pixel eines iPhone-Retina-Displays passen. Trotz der mikroskopischen kleinen Ausmaße besitzt der Ausdruck eine Farbtiefe von 24 Bit. So können theoretisch über 16 Millionen Farben dargestellt werden.

Inkjet-Verfahren mit Quantenpunkten

Das Inkjet-Druckverfahren arbeitet mit sogenannten Quantenpunkten. Das sind Nanopartikel, die in spezifischen Farben leuchten können. Indem die Forscher die Größe der Punkte verändern, können sie die Farbe des abgegebenen Lichts nach Wunsch festlegen. Die Farben von Quantenpunkten leuchten sehr intensiv, weshalb sie derzeit auch vermehrt für die Herstellung von Flachbildschirmen eingesetzt werden.

Für die Darstellung druckten die Forscher mehrere Schichten von roten, grünen und blauen Quantenpunkten übereinander. Die Auflösung beträgt damit 25.000 dpi, der Abstand zwischen zwei Pixeln beträgt nur 500 Nanometer. Um die Farbtiefe von 24 Bit zu erreichen, musste laut ETH Zürich die Dicke der Schichten mit höchster Präzision im bei jedem einzelnen Pixel atomaren Bereich festgelegt werden.

Kickstarter-Kampagne mit persönlichem Mikrobild

Die Hochschule betont, dass die Fähigkeit, diese kleinsten Strukturen zu drucken, nicht "einfach nur ein netter Gag" sei. Vielmehr könne das Verfahren später eine vielversprechende Alternative für die Herstellung von Bildschirmen oder optischen Geräten sein. Nun arbeiten die Wissenschaftler an der Erhöhung Geschwindigkeit. Bisher dauert der Druck eines Bildes mehrere Stunden. "Damit sich industriell interessante Mengen produzieren lassen, müssen wir das Tempo stark erhöhen", weiß auch Scrona-Mitgründer Galliker.

Scrona hat jedoch in den vergangenen zwei Jahren den Prototyp eines skalierten Druckkopfs entwickelt, auf dem schon jetzt hunderte Düsen funktionstüchtig sind. Zudem hat sich der ETH Spin-off mit einem großen Industriekonsortium für ein EU-Projekt beworben, mit dem er die Skalierung vorantreiben will.

Scrona soll nun für die Skalierung und Kommerzialisierung der Technologie sorgen, damit Diese im großen Maßstab eingesetzt werden kann. Das Spinn-off hat dazu auch eine Kickstarter-Kampagne (Video) gestartet: Wer das Projekt unterstützen will, kann man sich sein persönliches Mikrobild drucken lassen und erhält dazu ein kreditkartengroßes Mikroskop, um das Bild auch betrachten zu können.

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