聯(lián)系我們
電話(微信)：18563978190 15254288422
郵 箱：WLXK3D@126.COM
Q Q: 3 4 5 3 6 1 0 7 9
地址：青島市城陽區(qū)高新寶源路780號聯(lián)東U谷二期B19棟
郵 箱：WLXK3D@126.COM
Q Q: 3 4 5 3 6 1 0 7 9
地址：青島市城陽區(qū)高新寶源路780號聯(lián)東U谷二期B19棟
公司動態(tài)
首頁 > 資訊中心青島3D打印超高分辨物體僅需幾秒
發(fā)布時間：2020-12-28
瀏覽人次：1607次
在《星際迷航》宇宙中，稱為復制器的設備可以在幾秒鐘內打印出固體物質。由于材料科學的進步，這些科幻小說里的裝置可能比人類想象得更接近現(xiàn)實。一種稱為體積增材制造（VAM）的3D打印技術使用光來快速固化一定體積的液態(tài)前驅物。今日，德國勃蘭登堡應用技術大學Martin Regehly和洪堡大學Stefan Hecht報道了VAM的最新研究進展，該技術允許以高達25微米的特征分辨率和55立方毫米/秒的固化速度打印固體物體。研究人員稱這個過程為X線攝影（Xolography），因為它使用兩束不同波長的交叉(x)光束來固化整個物體。相關結果以“Xolography for linear volumetric 3D printing”為題發(fā)表在Nature期刊上。
研究內容
傳統(tǒng)的3D打印機有一個架臺，它可以在三個正交方向上操縱打印頭或打印對象，以將打印機的噴嘴定向到下一個位置以沉積材料。但是，最快的3D打印機使用光誘導整個液態(tài)起始材料的聚合，從而使固體以每小時500毫米的速度從液體中抽出。VAM消除了從原材料中繪制物體的需要，簡化了工藝流程，并加快了制造速度。與其他方法相比，它還可以生產更高質量的零件，并且無需打印后必須移除的打印對象支撐結構。
VAM之前的變體包括雙光子光聚合（TPP）和計算機軸向光刻（CAL）。在TPP中，飛秒激光脈沖用于聚合納米級構造塊，可以將其分層以制造微結構。TPP速度很慢，每小時的打印速度僅為1-20立方毫米，通常用于制作毫米級的物體，但它具有100納米的分辨率打印特征。
相比之下，CAL通過允許快速固化厘米級的物體，將VAM的能力向另一個方向移動。在CAL中，使用算法控制在不同體素（3D像素）處的累積曝光量，將圖像以不同角度投影在液體前體的旋轉體積周圍。這與使用溶解氧防止自由基物質引發(fā)不必要聚合反應的系統(tǒng)協(xié)同完成，因此只有目標體積才能固化。CAL可以在短短幾秒鐘內實現(xiàn)100m的特征尺寸并制造厘米級的零件，但是它需要使用反饋系統(tǒng)進行計算機優(yōu)化，這增加了設備成本和總打印時間。
Regehly及其同事報告了在VAM中引發(fā)聚合反應的新化學方法，該化學方法可以更好地控制引發(fā)和聚合反應發(fā)生的液體體積。他們的技術可以將分辨率提高到以前報道的宏觀VAM技術的十倍，而不會犧牲打印速度。
X線照相術的過程如下：一定厚度的矩形光照射一定體積的粘性樹脂（圖1）。選擇光的波長來激活被稱為雙色光引發(fā)劑(DCPIs)的分子，通過切割分子主鏈上的一個分子環(huán)來激活；這個反應只發(fā)生在光圈內。
第二束光投射出3D對象的切片圖像，將被打印到燈片平面上。第二束的波長與第一束不同，任何被激發(fā)的DCPI分子都會引發(fā)樹脂聚合，使薄片固化。然后，樹脂相對于光片的位置移動，光片是固定的。這改變了光片在樹脂中的位置，因此激活和誘發(fā)過程可以在一個新的位置重新開始，從而一片片地構建對象。
Xolography 3D打印技術
作者通過在直徑為8毫米的球形籠子中打印被捕獲為松散物體的球來證明其技術的有效性（圖2a-c）。使用常規(guī)的逐層3D打印，需要使用將球連接到籠子的支撐架進，并且之后很難將其取出。高分辨率的X射線照相術還可以直接打印機械系統(tǒng)，例如可以在液體或氣流中在軸上旋轉的刀片（圖2d-f）。
研究內容
傳統(tǒng)的3D打印機有一個架臺，它可以在三個正交方向上操縱打印頭或打印對象，以將打印機的噴嘴定向到下一個位置以沉積材料。但是，最快的3D打印機使用光誘導整個液態(tài)起始材料的聚合，從而使固體以每小時500毫米的速度從液體中抽出。VAM消除了從原材料中繪制物體的需要，簡化了工藝流程，并加快了制造速度。與其他方法相比，它還可以生產更高質量的零件，并且無需打印后必須移除的打印對象支撐結構。
VAM之前的變體包括雙光子光聚合（TPP）和計算機軸向光刻（CAL）。在TPP中，飛秒激光脈沖用于聚合納米級構造塊，可以將其分層以制造微結構。TPP速度很慢，每小時的打印速度僅為1-20立方毫米，通常用于制作毫米級的物體，但它具有100納米的分辨率打印特征。
相比之下，CAL通過允許快速固化厘米級的物體，將VAM的能力向另一個方向移動。在CAL中，使用算法控制在不同體素（3D像素）處的累積曝光量，將圖像以不同角度投影在液體前體的旋轉體積周圍。這與使用溶解氧防止自由基物質引發(fā)不必要聚合反應的系統(tǒng)協(xié)同完成，因此只有目標體積才能固化。CAL可以在短短幾秒鐘內實現(xiàn)100m的特征尺寸并制造厘米級的零件，但是它需要使用反饋系統(tǒng)進行計算機優(yōu)化，這增加了設備成本和總打印時間。
Regehly及其同事報告了在VAM中引發(fā)聚合反應的新化學方法，該化學方法可以更好地控制引發(fā)和聚合反應發(fā)生的液體體積。他們的技術可以將分辨率提高到以前報道的宏觀VAM技術的十倍，而不會犧牲打印速度。
X線照相術的過程如下：一定厚度的矩形光照射一定體積的粘性樹脂（圖1）。選擇光的波長來激活被稱為雙色光引發(fā)劑(DCPIs)的分子，通過切割分子主鏈上的一個分子環(huán)來激活；這個反應只發(fā)生在光圈內。
第二束光投射出3D對象的切片圖像，將被打印到燈片平面上。第二束的波長與第一束不同，任何被激發(fā)的DCPI分子都會引發(fā)樹脂聚合，使薄片固化。然后，樹脂相對于光片的位置移動，光片是固定的。這改變了光片在樹脂中的位置，因此激活和誘發(fā)過程可以在一個新的位置重新開始，從而一片片地構建對象。
Xolography 3D打印技術
作者通過在直徑為8毫米的球形籠子中打印被捕獲為松散物體的球來證明其技術的有效性（圖2a-c）。使用常規(guī)的逐層3D打印，需要使用將球連接到籠子的支撐架進，并且之后很難將其取出。高分辨率的X射線照相術還可以直接打印機械系統(tǒng)，例如可以在液體或氣流中在軸上旋轉的刀片（圖2d-f）。
上一篇：青島3D打印的人體工程學口罩