Werkseite · Syntagma Forschung
Lichtfeld-basierte additive Fertigung
Lichtquellen, Optik, Materialien und was die Chip-Fertigung lehrt – Recherchestand
Thomas Schüller · Syntagma Forschung · ORCID 0009-0003-9799-6747 · Recherche Fassung 0.3 · 04.11.2026 · Alle Rechte vorbehalten
Gliederung
| Teil | Inhalt |
|---|---|
| 1 | Verfahrensfamilien (Lichtquelle → Dosisverteilung → Material) |
| 2 | Wellenlängen-Logik (AND / OR / Inhibition / Upconversion) |
| 3 | Optikkette (Laser, Spiegel, DMD/SLM, Zentrierung, Streuung) |
| 4 | Materialien (Polymer, Elastomer, Hydrogel, Glas, Keramik, Metall) |
| 5 | Chip-Fertigung und Lithographie: was übertragbar ist, was nicht |
| 6 | Konzepte mit offenen Fragen (Hypothesen, Neuheit ungeprüft) |
| 7 | Lernpfad mit AM-Nutzen |
| 8 | Quellenliste und Verifikationsstatus |
Verfahrensfamilien
| Verfahren | Prinzip | Kenngrößen aus Quellen | Grenze laut Quellen |
|---|---|---|---|
| Tomographische VAM (CAL) | Rotierendes Harzvolumen, berechnete 2D-Muster aus vielen Winkeln, Dosis-Schwelle (Kelly 2019) | cm-Teile in <30 s, 80 µm positive / 500 µm negative Merkmale (Loterie 2020); 60 mm Bauteilgröße, 16-fach Volumen, RMS-Abweichung 0,175 mm (Zhang 2025) | Streuung, Sauerstoffinhibition, Lichtausbeute; bei Amplitudenmodulation erreichen nur etwa 1 % des kodierten Lichts das Harz (VoxelMatters zu Nat. Commun. 2025) |
| Holographische TVAM | Phasenmodulation statt Amplitude | ≥20-fach höhere Projektionseffizienz, 31 µm Auflösung (Nat. Commun. 2025) | Speckle, Rechenaufwand |
| Xolographie | Zwei Wellenlängen kreuzen sich: Lichtblatt (λ1) schaltet Initiator, Projektion (λ2) startet Polymerisation (Regehly 2020) | bis 55 mm³/s; Auflösung etwa zehnfach über CAL; Merkmale bis ca. 5 µm in Übersichten genannt | Initiator-Löslichkeit, Kontrast (Lange 2026: 89 %), Härtegradgradienten 40–80 % direkt nach dem Druck, >90 % nach Nachbehandlung |
| Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP/TPL) | Nichtlineare Absorption im Fokus | Sub-100-nm-Merkmale; Dual-Head-System bis 20 mm/s (Add. Manuf. 106, 2025) | Seriell, langsam, teuer |
| 2PP mit Photoinhibition (STED-artig) | Zweiter Strahl hemmt Polymerisation am Rand | <30 nm lateral, 80 nm lateral / 160 nm axial Abstand (Ding 2024) | Chromatische Aberration, Systemkomplexität |
| Parallele 2PP | Multifokus, Projektion, Metalinsen | 2000 Foki, 90 nm, 2 Mio. Voxel/s (Nat. Commun. 2023); >15 000 Foki aus Binärmaske, ein fs-Puls pro Schicht (Kim/Saha 2026); Metalinsen-Array über cm-Schreibfelder (Nature 2025) | Proximity-Effekte, Stitching |
| DLP/MSLA | Projektion Schicht für Schicht | 20 × 20 µm Kanäle mit 10-µm-Pixeln durch Dosis- und Zonensteuerung (2023) | Proximity-Effekt, Auflösung = Pixel + Streuung + Diffusion |
Wellenlängen-Logik
Einteilung nach Hobich et al. 2022 und KIT-Übersicht:
| Typ | Logik | Wirkung | Beispiel |
|---|---|---|---|
| synergistisch | λ1 UND λ2 | Reaktion nur am Schnittvolumen | Xolographie (Spiropyran → Merocyanin, dann sichtbares Licht) |
| antagonistisch | λ1 startet, λ2 hemmt | Auflösung unter Beugungsgrenze, Randschärfe | Photoinhibition (Scott 2009 u. a.), P-DLP mit Azobenzol (2025) |
| orthogonal | λ1 ODER λ2, je eigene Reaktion | Multimaterial aus einem Harz | MASC Acrylat/Epoxid (Schwartz/Boydston 2019); Mono LISA mit abbaubarem und nicht abbaubarem Netzwerk (Wu 2025) |
| kooperativ | λ1 UND λ2 oder λ1 ODER λ2 | gemischte Logik | KIT-Perspektive 2022/2023 |
| Upconversion | NIR → UV/sichtbar im Material | Tiefe in streuenden Medien | NaYF4:Yb,Tm: 2 % NIR→UV-Effizienz, <10 W/cm² (Sci. Rep. 2018); Triplet-Fusion-Kapseln <4 mW CW (Nature 2022) |
Weitere Befunde: Farbmodulation über Photosäure-Generator + pH-Farbstoff bei gleichzeitigem Härten (Chin 2024); „Precision Photochemistry" (KIT 2025): Absorptionsmaximum sagt die reaktivste Wellenlänge nicht zuverlässig voraus, wellenlängenaufgelöste Quantenausbeute ist nötig.
Stand
Recherchestand aus Abstracts und Herstellerangaben; die Prüfung an den Volltexten steht aus. Eigene Konzepte und ein Versuchsplan sind in Arbeit. Keine militärischen, Waffen- oder Verteidigungsanwendungen. Zusammenarbeit: Anfrage.
EN · Summary
Scope: search-based review dated 2 Nov 2026. Figures are abstract- or vendor-level; treat as generative, primary-source check pending. Items marked "domain knowledge, not sourced" were not covered by this search.
1 Process families (see DE table 1): tomographic VAM (cm parts in <30 s, 80 µm positive features; 60 mm parts after oxygen-inhibition control; holographic engine ≥20× efficiency, 31 µm), xolography (two intersecting wavelengths, up to 55 mm³/s, dual-colour initiator contrast 89 %, cure gradients 40–80 % as printed, >90 % after post-treatment), 2PP (sub-100 nm; parallelised with up to 2000 foci, >15 000 foci from a binary mask, metalens arrays), 2PP with photoinhibition (<30 nm lateral), DLP/MSLA with dose and zone control (20 µm channels from 10 µm pixels).
2 Wavelength logic: synergistic (AND), antagonistic (inhibition), orthogonal (OR, multi-material from one resin), cooperative, upconversion (NIR → UV in-situ: 2 % efficiency, <10 W/cm²; triplet-fusion capsules <4 mW CW).
3 Optical chain: diodes, regenerative amplifiers (1 kHz single-pulse voxels), fs oscillators; DMD/SLM; étendue; telecentricity and ray distortion in round vials; differentiable rendering for scattering; in-situ scattering tomography (<1 % of print size); wavefront shaping with UCNP guide stars (300 µm chicken breast). Crystal lasers, mirrors, axis centring: domain knowledge, not sourced.
4 Materials: acrylates, elastomers, silicones (dormant Pt catalysts, zero-dose optimisation), epoxy/acrylate hybrids, thiol-ene, hydrogels/bioinks (GelMA >1 cm³, silk), fused silica (Glassomer 1300 °C, POSS 650 °C, HSQ 900 °C anneal, Glass-Nano 260 nm period), tungsten and platinum at sub-µm (vendor claim), polymer-derived ceramics.
5 Chip fabrication: monolithic 3D needs back-end temperatures <400 °C versus ~1000 °C CMOS anneal; monolithic inter-layer vias 30–50 nm give 24× I/O density versus TSV; 3D NAND is in production via layer stacks and etching; printed 3D organic transistors reach 60/cm²; a 2026 perspective rates semiconductor AM as early-stage. No source supports AM replacing lithography for logic. Transferable: OPC/ILT as computation method (inverse mask from target image) to DLP/MSLA/TVAM; proximity-effect countermeasures (grayscale, interleaved sparse images). Practical AM roles: packaging, photonics, micro-optics, glass, moulds.
7 Learning path: photochemistry; optics; inverse problems (Radon, filtered back-projection, ILT); laser technology; polymer rheology and kinetics; ceramics/glass debinding and sintering; semiconductor process basics; metrology (Raman, scattering tomography, X-ray CT). Details in DE table 7.