Объединение усилий: быстро

May 03, 2023

Точная, быстрая и недорогая печать объектов из пластика — цель многих процессов 3D-печати. Однако скорость и высокое разрешение остаются технологической проблемой. Исследовательская группа из Технологического института Карлсруэ (KIT), Гейдельбергского университета и Технологического университета Квинсленда (QUT) прошла долгий путь к достижению этой цели. Компания разработала процесс лазерной печати, который позволяет печатать детали микрометрового размера в мгновение ока. Международная команда опубликовала работу в журнале Nature Photonics.

При 3D-печати легких листов красный и синий лазерный свет используется для точной и быстрой печати объектов в масштабе микрометра.

Винсент Хан, КИТ

Стереолитографическая 3D-печать в настоящее время является одним из самых популярных процессов аддитивного производства пластмасс как для частного, так и для промышленного применения. В стереолитографии слои трехмерного объекта один за другим проецируются в контейнер, наполненный смолой. Смола отверждается ультрафиолетом. Однако предыдущие методы стереолитографии были медленными и имели слишком низкое разрешение. 3D-печать с использованием легких листов, которую используют исследователи KIT, является быстрой альтернативой с высоким разрешением.

При 3D-печати световыми листами синий свет проецируется в контейнер, наполненный жидкой смолой. Синий свет предварительно активирует смолу. На втором этапе красный лазерный луч обеспечивает дополнительную энергию, необходимую для отверждения смолы. Однако 3D-печать позволяет быстро печатать только смолы, которые быстро возвращаются из предварительно активированного состояния в исходное. Только после этого можно печатать следующий слой. Следовательно, время возврата определяет время ожидания между двумя последовательными слоями и, следовательно, скорость печати. «Для смолы, которую мы использовали, время возврата составляло менее 100 микросекунд, что обеспечивает высокую скорость печати», — говорит первый автор Винсент Хан из Института прикладной физики KIT (APH).

Чтобы воспользоваться преимуществами этой новой смолы, исследователи создали специальный 3D-принтер. В этом принтере синие лазерные диоды используются для проецирования изображений на жидкую смолу с использованием дисплея высокого разрешения с высокой частотой кадров. Красный лазер формируется в тонкий луч «светового листа» и вертикально пересекает синий луч в смоле. Благодаря такому расположению команда смогла печатать на 3D-принтере детали микрометрового размера за несколько сотен миллисекунд, то есть в мгновение ока. Однако на этом не следует останавливаться: «Благодаря более чувствительным смолам мы могли бы даже использовать светодиоды вместо лазеров в нашем 3D-принтере», — говорит профессор Мартин Вегенер из APH. «В конечном итоге мы хотим печатать 3D-структуры размером в несколько сантиметров, сохраняя при этом разрешение микрометра и высокую скорость печати».

В. Хан, П. Ритц, Ф. Херманн, П. Мюллер, К. Барнер-Коволлик, Т. Шлёдер, В. Венцель, Э. Бласко и М. Вегенер: Трехмерная микропечать на легких листах с помощью двухцветной печати двухступенчатое поглощение. Природная фотоника, 2022.

Самые читаемые новости

Оригинальная публикация

В. Хан, П. Ритц, Ф. Херманн, П. Мюллер, К. Барнер-Коволлик, Т. Шлёдер, В. Венцель, Э. Бласко и М. Вегенер: Трехмерная микропечать на легких листах с помощью двухцветной печати двухступенчатое поглощение. Природная фотоника, 2022.

Темы

Организации

Исследование раскрывает загадку сорокалетней давности: решающий шаг в преобразовании метана в полезные химические вещества

Одним из ключевых моментов в работе команды UVA было преодоление особенности материала, которая годами ставила исследователей в тупик.

Новый метод поможет улучшить анализ радиационных повреждений и оптимизировать некоторые химические реакции.

Как микроорганизмы глубоко на морском дне делают сырую нефть безвредной

Это открытие способствует более устойчивым и эффективным процессам в химической промышленности.

Как бактерии используют электричество и углекислый газ для производства полезных химических веществ

Исследователи Университета Бен-Гуриона открыли новый принцип оптики

Новый изоляционный материал гораздо эффективнее таких вариантов, как полистирол.

Исследователи обнаружили сходство между бактериальными супербактериями и сорняками на молекулярном уровне.