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放棄“逐層打印”,體積3D打印有了新進展 

2023-08-02 12:25
打破3D打印“逐層打印”的傳統(tǒng)觀念,全新的體積3D打印將成為未來重要的發(fā)展方向。

與現(xiàn)有基于光固化的SLA、LCD和DLP 3D打印工藝不同,體積3D打?。╒AM)是一種全新的光固化3D打印技術(shù)。其特點是無需逐層堆積材料。該技術(shù)基于從不同角度將重復的光圖像投射到透明樹脂的3D體積中,通過反復曝光使3D物體在樹脂槽中迅速凝固。
3D打印發(fā)展的下一個方向:體積3D打印新進展 (1).webp
來自德國勃蘭登堡應(yīng)用技術(shù)大學的Martin Regehly和洪堡大學的Stefan Hecht設(shè)計了一種雙光子光聚合技術(shù)xolography,其固化速率最高可達55立方毫米每秒,分辨率可達25μm。他們使用具有光轉(zhuǎn)換功能的光引發(fā)劑,通過相交不同波長的光束線性激發(fā)光敏樹脂,從而在特定的體積內(nèi)引發(fā)局部聚合,僅需幾分鐘甚至幾秒鐘即可完成打印。
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xolography的工作原理是在一桶光敏聚合物樹脂上使用兩種不同波長的光能,第一個波長“激活”一個區(qū)域,然后第二個交叉的波長可以使激活的樹脂聚合或抑制聚合。其中關(guān)鍵是xolo開發(fā)的新型引發(fā)劑,單一波長的光照射不會引發(fā)固化,需要兩種不同波長的光同時交叉并遇到引發(fā)劑才會發(fā)生固化。

然而,這項技術(shù)目前仍存在一些局限性。首先,樹脂必須是光學透明的,以便紫外線能夠穿透到桶的中心。其次,目前的方法僅限于打印厘米范圍內(nèi)的物體,打印尺寸相對較小?,F(xiàn)在,我們迎來了這項技術(shù)的迭代版,可以生產(chǎn)更大的物體。
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由洛桑聯(lián)邦理工學院(EPFL)的Christophe Moser教授領(lǐng)導的科學家團隊于《光:先進制造》雜志上發(fā)表了一篇新論文,介紹了他們開發(fā)的VHAM(體積螺旋增材制造)技術(shù),可以在不放大投影圖案的情況下制作更大的物體。
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該團隊使用了德州儀器公司的DLP7000芯片,該芯片表面有Nx × Ny = 768 × 1024個微鏡,排列成一個矩形陣列,能夠顯示8位圖像。他們將旋轉(zhuǎn)平臺和線性平移平臺結(jié)合起來,將裝有光刻膠的玻璃瓶設(shè)置為螺旋運動。與傳統(tǒng)的斷層掃描VAM不同,所有樹脂不會立即被照亮,而是經(jīng)過幾次上下循環(huán)后,樹脂內(nèi)不同高度和多個角度積累的光劑量才會使其固化。
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該團隊表示,橫向可打印尺寸可以在不影響分辨率的情況下翻倍,而且不會影響光軸與光樹脂容器旋轉(zhuǎn)軸的偏心。他們的方法將小瓶內(nèi)的打印積木數(shù)量增加了12倍,使用VHAM技術(shù)“只需幾分鐘”就能打印出尺寸最大為30 x 30 x 50毫米的物體。

盡管VHAM技術(shù)目前還處于研發(fā)初期,但相信隨著體積3D打印能力的不斷提高,它最終將取代當前的樹脂工藝。

關(guān)于VHAM的詳細介紹可以查看論文https://www.light-am.com/article/doi/10.37188/lam.2023.012
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