3D激光打印机（微流控生物芯片）
LightFab GmbH是激光技术领域的新技术公司，我们在德国亚琛弗劳恩霍夫激光技术研究所的亚琛大学激光技术负责开发了我们的技术基础，并在2013年启动了LightFab。
LightFab 3D打印机是用于激光直接写入透明材料的极快速精确的台式机。该系统可用于微流体学，微力学，集成光学和其他需要高精度，高分辨率3D微结构的应用。LightFab 3D打印机旨在通过附带的CAD / CAM软件实现最快的自动3D打印。带有1pm的聚焦直径，适用于激光直接写入过程，如3D聚合物微结构的多卐光子聚合，超快激光刻录的3D波导写入，玻璃和晶体中的3D光刻，选择性激光诱导蚀刻，玻璃内部焊接和精密微观结构切除。LightFab 3D打印机将快速电流计扫描仪，精密轴系统，和超精密聚焦模块，快速fs激光，显微镜物镜，显微镜相机和自动对焦系统集成在一个卐盒子内。随附的PC和电子设备都在一个独立的电气柜内交付。
使用针对高精度和最小定位延迟进行优化的快速微型扫描仪模块逐层写入任意3D结构。如果结构大于显微镜物镜的视场，则平移轴自动移动对焦后进行扫描。fs激光器（4 W，1030 nm或2 W，515 nm波长）的重复率和脉冲持续时间是可调的，可以灵活优化您的工艺和材料的加工条件。
要使用LightFab 3D打印机自动打印3D部件，激光跟踪的数据是是由我们的CAD软件Rhino3D通过插件SliceLas生成。您可以轻松调整3D几何，例如以补偿工艺特定的收缩或过度蚀刻，您可以对轮廓和阴影使用不同的加工参数。此外，您可以方便地查看CAD软件中的3D扫描作业，也可以使用我们集成的过程特定工具，修改单个参量。为了获得最高的生产效率，您可以使用办公室的CAD软件，方便地生成复杂的3D结构扫描作业，并用经过验证的sll格式或新的高效slb格式导出。在实验室中，您可以在GUI机器软件中加载两种格式，并自动执行3D扫描作业，以节省宝贵的激光束时间。所包含的机器驱动程序LightFabScan针对扫描作业的最快执行进行了优化，逐层以ps精度和最高效率控制系统的组件。对于使用LightFab 3D打印机进行最有效的流程开发，您可以使用附带的GUI软件Scan2D进行快速绘图/写入，您可以使用集成的强大的脚本语言来自动『更改最重要的处理参数。
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软件包 |
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配的PC |
Win 7 |
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自动3D打印 |
Rhino 3D CAD与SliceLas，LightFabScan |
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快速的流程开发 |
具有脚本语言的Scan2D，JS_AxisHost，LaserControl |
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3D显微镜 |
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显微镜物镜 |
10Ox, NA=1.4, f=1.6 mm |
40x, NA=0.6, f=4 mm |
20x, NA=0.4, f=8 mm |
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扫描范围xy |
140 x 140 pm2 |
350 x 350 pm2 |
700 x 700 pm2 |
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行程范围z |
300 pm |
> 300 pm |
> 300 pm |
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分辨率xyz |
5 nm |
11 nm |
22 nm |
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重复率xyz |
lOnm |
25 nm |
50 nm |
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最大写入速度xy |
30 mm/s |
80 mm/s |
160 mm/s |
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最大定位速度xy |
120mm/s |
300 mm/s |
600 mm/s |
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定位时间z |
<20 ms |
< 20 ms |
<20 ms |
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可加工的尺寸(以玻璃材料为例) |
120x80x0.3 mm3 |
120x80x2 mm3 |
120x80x7 mm3 |
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线性步进轴 |
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激光与调制器 |
Wavelength preset at factory |
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行程范围xy |
120x80 mm2 |
波长 |
1030 nm |
515 nm |
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行程范围z |
25 mm |
光束质量 |
1.3 |
1.3 |
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分辨率xy |
50 nm |
最大功率 |
4 W |
2 W |
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分辨率z |
100 nm |
最大脉冲能量 |
4 pj |
2 pJ |
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重复率xy |
150 nm |
重复率可调 |
100 kHz-10 MHz |
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重复率z |
1 pm |
脉搏持续时间可调 |
400 fs- |
5 ps |
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最大定位速度xy |
300 mm/s |
激光电源自动控制 |
0-100% |
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最大定位速度z |
10 mm/s |
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选项和配件
激光参数出厂设置例如用于熔融石英的选择性激光刻蚀或聚合物的双光子吸收
选择性激光刻蚀LightFab3D打印机
SLE（选择性激光刻蚀技术）一种新的激光技术，用于快速制造由空腔、通道、甚至移动部件组成的透明材料制成的三维设备。 SLE主要分为】两步：在第一步骤中超短脉冲激光辐射被聚焦到微米大小的焦点，以永久对透明材料改性的方式对材料曝光。这种激光改性是没有裂缝和高精度的，不能和三维图像组成的带有微裂纹玻璃混淆。通过焦点的三◤维扫描，可以在玻璃内部形成一个任意连通的三维形状。第二步是显影的过程，通过在工件表面上的湿化学蚀刻除去改性材料。 对于选择性激光刻蚀◣的精度和刻蚀的选择性息息相关。选择性是改性材料刻蚀率和未处理材料刻蚀率的比值。例如在石英玻璃的选择性大于500:1，使得小锥度长细通道的结构可以形成。因此，通过SLE技术可以产生复杂的三维腔，这类产品，是例如微流体结构和微结构的3D部件的基础。 SLE优势是高精度，无杂物，真正的3D性能和我们的lightfab 3D打印机的高处理速度。因此，SLE技术是完美的数字3D打印透明材料组件的方法。 目前，我们实现SLE加工过程主要包括从2D和3D-CAD模型中获得的各种通用文件格式和直接激光刻写路径生成。这样的设计可以轻松加工和测试，例如：快速的磨具制造。在为您的特殊应用识别出适合的原型之后，由于LightFab 3D打印机在市场上无与伦比的速度，甚至可以在同一系统下进行系列生产。对于单一设计的大量生产，我们的设备带有为客户定制的高速的扫描振镜。
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通过与大学，研究机构和行业的合作伙伴的密切合作，我们不▓断开发进一步满足合作伙伴需求。
在更高的精度，新材料，较小的特◥征尺寸和较大的可加工空间方面的改进，带来了一些新的应用空间。
[a] 正在与Fraunhofer ILT的临床诊断课题组联合开发一种用于更快抗生素耐药性试验的细≡胞分选器
[b] 用于新型激光驱动粒子加速器聚焦气流拉瓦尔喷嘴装置( 和德国尤里希研究中心合作)
[c] 熔融二氧化硅中的微流体截面芯片（与冲绳科技研究所合作）
[d] 用于毛细管电泳中更有效耦合毛细管的微流控芯片（与图宾根大学分析化学 小组合作）
[e] 孔阵列2500孔0.045mm直径1 mm熔融石英（左）和精密铸造模具用于RFID天线（右）
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材料 |
选择性 |
目前利用选择性№激光刻蚀可以做成的结构 |
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熔融石英 |
500-1500 |
3D结构厚度可以达到7mm |
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蓝宝石 |
-10000 |
2.5D切割厚度 可达0.5mm |
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硼硅酸盐玻璃 |
<10 |
1mm通孔，高圆锥度 |
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硅酸铝玻璃 |
<50 |
单微通道 |
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熔融石英的加工特 |
目前技术水平 |
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切角 |
没有限制 |
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x,y最小通道宽度 |
10pm |
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z最小通道高速 |
20pm |
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表面粗糙度Rz |
1pm |
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x,y最大精度 |
+-1pm |
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z最大精度 |
+-2pm |
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最大工件尺寸x/y/z |
100mm x 200mm x 7mm |
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最大通道长度 |
10mm |
