3D-Druck auf der Nanoe­bene ist ein etablier­tes Verfah­ren, für bestimmte Anwen­dun­gen aber noch zu langsam. Üblicher­weise belich­ten Laser­pulse ein Volumen­ele­ment einer licht­emp­find­li­chen Tinte nach dem anderen und bauen daraus das gewünschte Objekt auf. In diesem Projekt wird jeder einzelne Laser­puls hologra­fisch geformt und belich­tet eine Vielzahl von Volumen­ele­men­ten paral­lel. Diese Technik verspricht um Größen­ord­nun­gen höhere Druck­ra­ten und soll für komplexe 3D-Struk­tu­ren demons­triert werden.

3D-Druck mit Auflö­sung auf der Nanoe­bene hat zahlrei­che Anwen­dun­gen in Berei­chen wie Photo­nik, Biolo­gie und Mikro­ro­bo­tik. Eine noch breitere Nutzung dieses Verfah­rens wird, neben anderen Heraus­for­de­run­gen, durch eine zu niedrige Druck­ge­schwin­dig­keit verhindert.

Eine führende Methode verfes­tigt flüssige Tinte durch Belich­tung mit inten­si­ven Laser­pul­sen unter Nutzung von Zwei-Photo­nen-Absorp­tion. Klassi­scher­weise fährt ein Laser-Fokus­punkt die gewünschte Struk­tur ab, wodurch diese sequen­ti­ell aus vielen Voxeln, 3D-Volumen­ele­men­ten analog zu 2D-Pixeln, zusam­men­ge­setzt wird.

Hologra­fi­scher 3D-Laser-Druck soll die Druck­rate drastisch erhöhen, indem jeder einzelne Impuls ein großes Volumen belich­tet, bestehend aus Millio­nen von Voxeln. Dazu wird eine spezi­ell gestal­tete Phasen­maske verwen­det, um aus dem Laser­strahl ein 3D-Hologramm zu formen, das die gewünschte Struk­tur nachbil­det. Ein ultra­kur­zer Laser­puls liefert die nötige Laser­leis­tung und sieht aus wie eine Scheibe. Diese „Laser­scheibe“ bewegt sich mit Licht­ge­schwin­dig­keit durch die Tinte und belich­tet dabei das Objekt Ebene für Ebene. Diese Berei­che polyme­ri­sie­ren und bilden den festen Gegen­stand, die anderen Teile bleiben flüssig und können ausge­wa­schen werden.

In diesem Projekt wird die beschrie­bene Druck­tech­nik für komplexe 3D-Struk­tu­ren angewandt und verschie­dene Imple­men­tie­run­gen von Phasen­mas­ken, etwa diffrak­tive optische Elemente, räumli­che Licht­mo­du­la­to­ren und optische Metaober­flä­chen, werden auf ihre Eignung untersucht.