分享好友 资讯首页 频道列表

快速且高效的激光3D微打印技术

2022-11-02 09:48210

       尽管用于聚合物的快速、高分辨率3D打印技术是很多应用领域的理想选择,但是在实际应用上,仍然存在许多挑战。近期,来自德国和澳大利亚的联合研究团队研究了一种快速、高分辨率的增材制造方法,可以在几毫秒内打印出精细的聚合物微结构(Nat. Photon., doi:  10.1038/s41566-022-01081-0 )。

 

       该技术通过蓝色激光将需要打印的三维微结构投影到液体树脂中。之后,一束红色激光穿过蓝色投影,并且会在在几百毫秒内固化树脂。

 

图1 激光3D微打印示意图

 

       德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的Martin Wegener表示,如果树脂的敏感性更高,甚至可以考虑使用LED来代替激光进行固化。实验的理想效果是打印出尺寸在厘米大小的3D结构,同时保持微米级的分辨率和高打印速度。

 

       传统的聚合物增材制造工艺通常使用立体光刻的3D打印技术。它一般是将3D图像层层投射到液体树脂中,然后使用紫外光单独固化树脂层。因此,该技术比较耗时。

 

       基于此,Wegener及其同事,旨在利用光片3D微打印技术来改进传统打印技术的不足,这项新技术将图像投影与双色两步吸收相结合。

 

       实验中,研究人员使用波长为440nm的蓝色激光器保护物体,波长为660nm的红色激光器用于光片,并将生物乙酰基作为光引发剂。通过双色双步吸收,液态树脂只在同时暴露于蓝色和红色激光的区域凝固。整个微结构的打印时间用时不到一秒,速度非常快。

 

       该团队使用了一种名为PR3的高粘性光敏树脂,因为它的内在聚合时间常数很长。正是这一特性使得在打印的曝光阶段的折射率变化很小,降低了红光片在物体上已经聚合的部位的散射效应。

 

       论文第一作者、KIT的Vincent Han提到:" 在使用PR3之后,返回时间不到100微秒,大大提高了印刷速度。Han和他的团队利用该平台成功实现了每秒7×106个体素的峰值打印速度,体素体积为0.55μm3

 

       在演示过程中,研究人员通过3D打印技术打印了几个微型物体,其中包括一个由五艘 "#3DBenchy "船组成的船队。每艘船的打印时间不到266微秒。在扫描电子显微镜下,可以观察到每艘小船形状都保持一致。

 

       虽然光板3D激光微打印机速度很快,但该团队也表示,随着液体树脂容器底部光敏剂的逐渐积累,其打印尺寸也会受到限制,有可能会导致投影图像的光学分辨率受损。下一步,他们重点解决这些问题,进一步完善打印平台。

反对 0
举报 0
收藏 0
打赏 0
评论 0
如何探测、防御、开发小行星
日前,在第三届深空探测(天都)国际会议上,中国探月工程总设计师、深空探测实验室主任兼首席科学家吴伟仁院士系统性介绍了小行星探测、防御与资源开发利用领域的国际发展趋势和最新成果,并提出中国小行星探测、防御和资源开发利用构想,同时向国际伙伴发出合作倡议。为什么要开展小行星探测、防御与开发?吴伟仁介绍,太

0评论2025-09-0822

科技赋能城市管理,别搞“AI盆景”
  近年来,我国城市化进程不断加快,城镇化率已从2012年的53.1%提高到2024年的67%,城镇常住人口达9.44亿,城市已成为承载亿万群众美好生活的重要载体。  面对规模日益扩大、结构日趋复杂的现代城市,传统粗放式管理早已难以为继。以大数据、人工智能(AI)、物联网等为代表的现代科技,为破解城市治理难题提供了重要支

0评论2025-09-0816

如何让更多科技成果“走出围墙”
一段时间以来,上海、湖北、山东等地加大人才培养力度,努力促进产学研合作,让更多创新成果走出围墙,寻找高校科技成果转化最优解。成果转化事关新质生产力的培育和发展,接下来,如何进一步围绕关键节点精准发力,构建有利于科技创新和成果转化的生态环境,成为值得关注的问题。高校作为知识生产主力军、创新研究生力军,

0评论2025-09-0828

算力热度持续攀升,如何“扩容”?
2025世界人工智能大会上,华为首次展出昇腾384超节点真机,其算力总规模达300PFLOPS;2025中国算力大会上,中国算力平台全面贯通,标志着一个国家级算力智慧大脑初步形成;DeepSeek新版本将适配下一代国产芯片近期,算力热度持续攀升。国务院日前印发《关于深入实施人工智能+行动的意见》,对算力建设作出一系列部署。数字

0评论2025-09-0825