比正常速度快100倍的光3D列印過程，是怎麼做到的？

摘要

這種新的3D列印方法不是一層地製造塑料長絲，而是以比傳統3D列印工藝快100倍的速度將複雜的形狀從一桶液體中提升出來。

密歇根大學的研究人員表示，與傳統的3D列印工藝相比，他們的3D列印新方法不是逐層構建塑料細絲，而是從一大桶液體中提升複雜的形狀，速度提高了100倍。

3D列印可以改變相對較小的製造工作的遊戲，生產不到10,000件相同的物品，因為這意味著可以製造物品而不需要花費高達10,000美元的模具。但最熟悉的3D列印形式，有點像用一系列一維線構建3D對象，卻無法在一周或兩周的典型生產時間尺度上填補這一空白。

「除非你擁有數百台機器，否則使用傳統方法是不可行的，」密歇根大學化學工程學院副教授蒂莫西·斯科特說，他與密歇根大學工程學院教授馬克·伯恩斯共同領導了新的3D列印方法的開發。

他們的方法是使用兩個燈來固化液態樹脂，以控制樹脂硬化的位置——以及它保持流動的位置。這使得團隊能夠以更複雜的模式固化樹脂。它們可以在單次拍攝中製作3D淺浮雕，而不是在一系列1D線或2D橫截面中製作。他們的列印樣品包括格子、玩具船和M字座。

「它是有史以來第一台真正的3D印表機之一，」化學工程和生物醫學工程教授伯恩斯說。

但真正的3D方法不僅僅是特技 - 有必要克服早期增值列印工作的局限性。即，樹脂傾向於在光照射的窗口上凝固，在開始時停止列印作業。

通過創建一個不發生凝固的相對較大的區域，可以使用較厚的樹脂（可能具有強化粉末添加劑）來生產更耐用的物體。該方法還具有細絲3D列印的結構完整性，因為這些對象在層之間的界面處具有弱點。

「你可以得到更堅韌，更耐磨的材料，」斯科特說。

窗戶固化問題的早期解決方案是讓氧氣通過的窗口。氧氣滲透到樹脂中並停止窗戶附近的凝固，留下一層液體，使新列印的表面被拉開。

但是因為這個間隙只有一塊透明膠帶的厚度，所以樹脂必須非常流暢，以便在部件被拉起時足夠快地流入新凝固物體和窗口之間的微小間隙中。這限制了瓮列印到小型定製產品，這些產品將被相對溫和地處理，例如牙科設備和鞋墊。

通過用第二道光替換氧氣來停止凝固，密歇根大學的團隊可以在物體與窗戶之間產生更大的間隙 - 毫米厚 - 使樹脂的流動速度提高數千倍。

成功的關鍵是樹脂的化學成分。在傳統系統中，只有一種反應。光活化劑可在光線照射的地方硬化樹脂。在密歇根系統中，還有一個光抑製劑，它可以響應不同波長的光。

正如目前的還原列印技術那樣，密歇根團隊不僅可以控制2D平面中的凝固，而且可以模擬兩種光線，使樹脂基本上在照明窗口附近的任何3D位置硬化。

U-M已經提交了三份專利申請，以保護該方法的多個發明方面，斯科特正準備成立一家創業公司。

描述這項研究的論文將發表在《Science Advances》上，標題為《通過體積聚合抑製圖案化的快速，連續增材製造》。

來源：3D列印商情

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