密歇根大学的研究人员表示,3D打印的新方法不是一层一层地构建塑料细丝,而是以比传统3D打印工艺快100倍的速度从一桶液体中提升复杂形状。
3D打印可以改变相对较小的制造业工作的游戏规则,生产少于10,000件相同的物品,因为这意味着可以在不需要花费高达10,000美元的模具的情况下制造这些物品。但最常见的3D打印形式,也就是用一系列1D线条来建造3D物体,还不能在一两周的典型生产时间内填补这一空白。
“使用传统方法,除非你有数百台机器,否则这是不可能实现的,”密歇根大学化学工程副教授Timothy Scott说,他与密歇根大学T.C. Chang工程学教授Mark Burns共同领导了新的3D打印方法的开发。
他们的方法是用两盏灯来控制树脂变硬的地方,以及树脂保持液体状态的地方。这使得该团队能够将树脂固化成更复杂的图案。他们可以在一次拍摄中制作3D浅浮雕,而不是在一系列1D线条或2D横截面中。他们的打印演示包括一个格子,一个玩具船和一个积木。
化学工程和生物医学工程教授伯恩斯说:“这是有史以来第一批真正的3D打印机之一。
但是,真正的3D方法并不是单纯的噱头——它必须克服早期3D打印技术的局限性。也就是说,树脂倾向于在光线照射的窗口上固化,使打印工作刚刚开始就停止了。
通过制造一个相对较大的不发生凝固的区域,更厚的树脂——可能含有强化粉末添加剂——可以用来制造更耐用的物体。这种方法也使长丝3D打印的结构完整性达到最佳,因为那些物体在层与层之间的界面处有弱点。
“你可以得到更坚固、更耐磨的材料,”斯科特说。
较早的解决窗口固化问题的方法是让氧气通过窗口。氧气渗透到树脂中,在窗口附近停止凝固,留下一层流体膜,使新打印的表面被拉走。
但是因为这个缝隙只有一条透明胶带那么厚,所以树脂必须非常流动,才能在零件被拉起时足够快地流入新固化物体和窗户之间的微小缝隙。这限制了还原印刷的小,定制的产品,将处理相对温和,如牙科设备和鞋垫。
通过用第二盏灯代替氧气来阻止凝固,密歇根大学的研究小组可以在物体和窗户之间制造一个更大的间隙——毫米厚——允许树脂以数千倍的速度流动。
成功的关键是树脂的化学性质。在常规体系中,只有一个反应。凡是有光照射的地方都有光活化剂使树脂变硬。在密歇根体系中,还有一种光抑制剂,它对不同波长的光有反应。
密歇根大学的研究小组不像目前的喷墨打印技术那样,仅仅控制二维平面上的固化,而是可以在靠近照明窗口的任何三维位置上,对两种光进行图案化,使树脂硬化。
密歇根大学已经提交了三项专利申请,以保护该方法的多个创造性方面,斯科特正准备成立一家初创公司。
一篇描述这项研究的论文将发表在科学的进步,题为“通过体积聚合抑制模式快速、连续的增材制造”。
故事来源:
提供的材料密歇根大学.注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。
期刊引用:
引用此页: