3D打印多材料多色微结构

首页    3D打印多材料多色微结构

利用他们新颖的生产工艺,科学家创造了多种颜色的多材料物体,同时产生了更少的浪费,并且没有造成空隙。

将来,研究人员声称他们的新打印方法可用于生产各种光学部件,例如传感器和致动器,甚至可用于医疗保健行业。

YNU研究项目团队负责人Shoji Maruo说:“可以使用多种材料的组合来创建用一种材料无法实现的功能。” “像我们这样的允许单步制造多材料结构的方法消除了组装过程,从而可以高精度,低成本地生产器件。”


横滨的研究人员开发了一种设置(如图所示),可以防止在更换材料时发生交叉污染

多材料3D打印的吸引力


使用多种材料的3D打印方法,可以利用各种不同树脂的功能来创建优化的高功能结构。近年来,此类对象所表现出的增强的特性已导致来自世界各地的研究人员开发自己的多材料打印方法。

哥伦比亚大学的研究人员已经创建了了一种多材料解决方案,该系统在Formnext 2017上首次亮相。就基于SLA的流程而言,这是一个相似的故事,并且已经引入了许多不同的方法,但是根据对于横滨的科学家来说,这些都有各自相似的缺陷。在现有的多材料SLA中,树脂被挤出,然后在同一通道内迅速切换。

产生的交叉污染会阻止树脂再利用,并且经常需要对其进行更换,从而增加了材料浪费。尽管可以引入清洁工艺来减少浪费,但这通常会限制可以使用的树脂数量,从而首先打败了多材料打印的目标。


利用他们的新颖方法,研究人员能够一次使用四种不同的3D打印材料

横滨团队新颖的3D打印方法


为了克服以前开发的SLA技术的缺点,横滨团队开发了一个两阶段的清洁过程。首先,该团队创建了一个玻璃调色板,用于存储多个树脂滴和两个清洗溶剂槽。然后将调色板安装到线性平移台上,在该平台上,使用第二个储罐中的空气吹干单元干燥物料,以消除任何可能的交叉污染。

在测试他们新颖的3D打印方法时,研究人员注意到,当他们交换光固化树脂时,在3D模型中开始形成气泡。科学家发现很难通过减慢过程来抑制气泡,因此尝试水平移动模型,同时将模型保持在调色板上方并留出很小的间隙。

利用改版的生产方法,该团队能够将气泡推出打印区域,从而使3D打印的物体没有任何空隙。研究人员随后通过将多种不同的可光固化树脂放入其调色板中,并使用它们来制造各种微小的微结构,来重新测试他们的技术。


横滨团队通过3D打印具有四种不同颜色的50层立方体(如图)来测试了他们的新方法


在一个耗时六小时的实验中,研究小组通过交换五种颜色的树脂250次,创建了一个彩色的50层立方体。对3D打印物体的简要评估验证了科学家的方法,因为他们设法将多

Maruo说:“这种方法不仅可以应用于多色树脂,而且可以应用于多种材料。” “例如,将各种陶瓷微粒或纳米粒子与光固化树脂混合可用于3D打印各种类型的玻璃。它也可以与生物相容性陶瓷材料一起使用,以制造用于再生骨骼和牙齿的支架。”

在团队的初步测试成功之后,他们新颖的SLA 3D打印方法取得了成功。科学家不仅设法防止任何交叉污染,而且还证明可以同时使用四种不同的材料。该小组预测,将来,他们的技术可以被部署在用于医疗领域的功能性最终用途设备的生产中。

“使用3D打印制造多材料微米级光学元件的能力可以帮助缩小用于医疗和诊断的光学设备的体积,” Maruo总结道。 “这可以提高在体内或体内使用这些设备的能力,并使它们成为一次性的,这将有助于提供先进且安全的医学诊断。”

2020年9月21日 15:20
浏览量:0
收藏