Fotoresins sind Kunststoffe, die durch Bestrahlung mit Licht – meistens Ultraviolett (UV) – aus flüssigen Ausgangsstoffen hergestellt werden. Sie bestehen in >90% der Fälle aus Acrylaten und Methacrylaten. Um diese Gemische bei Bestrahlung mit Licht reaktionsfähig zu machen, muss noch ein Fotoinitiator zugesetzt werden. In der Praxis nennt man Fotoresins meist Fotolacke, UV-Lacke und, falls mit Inkjet-Technologie verdruckbar, auch UV-Tinten. In den letzten Jahrzehnten wächst weltweit der Einsatz von UV-Tinten in industriellen Druckprozessen. Ein wesentlicher Grund dafür ist das Funktionsprinzip: während lösemittelhaltige Tinten trocknen, indem sie das Lösungsmittel – und das sind 80-90% ihrer Masse – abdampfen, härten die UV-Tinten durch eine fotochemische Reaktion, durch die sie vollständig in festen Kunststoff umgewandelt werden. Das bedeutet größere Materialeffizienz, weniger schädliche Emissionen und höhere Arbeitssicherheit durch Vermeidung von Lösemittel-Luft Gemischen. Zusätzlich bilden Fotoresins nach der Härtung feste Filme, die den Aufdruck zusätzlich schützen oder die Oberfläche veredeln. Natürlich muss die Rezeptur für den jeweiligen Untergrund angepasst werden, damit dieser Effekt zustande kommt. Das wird jedoch durch die große chemische Vielfalt verfügbarer Komponenten ermöglicht. Diese Vielfalt ist ebenfalls ein Vorzug der Technologie – schließlich erlaubt sie viele neue Anwendungen.

Aufgabe 1: Entwicklung von Inkjet-fähigen Gemischen, die als Tinten in den Farben Weiß, Schwarz, Cyan, Magenta und Gelb in den handelsüblichen Industriedruckern eingesetzt werden können. Als Substrate sind momentan Glas, Textilien und Kunststoff relevant (Kundenanfragen). Für jedes dieser drei Substrate muss eine eigene Produktlinie entwickelt werden, weil ihre Oberflächenchemie sehr verschieden ist, und folglich keine Universalrezeptur, die auf allen Materialien haften möglich ist. Eine wesentliche Herausforderung hierbei ist die Einstellung einer Zielviskosität von unter 30 mPas, idealerweise 10-15 mPas.  Die andere, und zusätzliche, Herausforderung tritt beim Textildruck auf – das gehärtete Fotoresin sollte gummielastisch sein. Die Acrylat-basierten Fotoresins sind jedoch normalerweise eher spröde Harze.

Aufgabe 2: Entwicklung von Fotoresins, die in 3D-Druckern, die nach dem Stereolithographie-Prinzip arbeiten eingesetzt werden können. Während die Anforderungen an die Viskosität in diesem Fall weniger restriktiv sind, und Werte von 100 – 300 mPas akzeptabel sind, ist die Aufgabe in anderer Weise herausfordernd. Damit der Druck gelingt, muss eine Balance von Adhäsion und Kohäsion eingehalten werden, der Fotoinitiator muss zur Wellenlänge von 405 nm passen, bei der die meisten stereolithographischen 3D-Drucker arbeiten und die fertigen Werkstücke müssen sich auch leicht aus dem Gerät entfernen lassen.