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欧宝体育下载app:光固化3D打印 一
发布时间:2021-08-01 07:35:13
来源:欧宝体育在线平台 作者:欧宝体育直播

  经过这几年的遍及人们对3D打印技能早已不再感到生疏。不过最近网络上盛行的几个有关3D打印的演示动图好像显得分外酷炫而特别在五颜六色的液体中埃菲尔铁塔、“富勒烯”形状的空心球体等模型像变魔术相同被从液面上“拉”了出来

  这些奇特的动图都出自最近宣布在《科学》Science上的一篇有关3D打印技能的研讨论文[1]。这种新技能显着也征服了期刊的修改在期刊封面上都呈现了这个从液体中打印出来的“倒竖铁塔”的身影。那么这种液体3D打印技能终究有什么过人之处球和塔又是怎样从液体里“拉”出来的呢

  把相对简略活动的液体资料变成固体这种思路其实并不新鲜硫化橡胶便是这种资料加工方法的典型比方。那么固化的进程是怎么产生的呢下面就让子音来看图说线a;

  在图中小a、小b、小c等等是一群生动的聚合物分子因为这些链状的分子之间很简略彼此移动所以看上去是一滩黏黏的液体有时分或许粘度很大比方硫化前的天然橡胶它从树上滴下来的速度十分缓慢。有一天恶魔把一把单纯仁慈的固化剂混进了小兄弟里边小兄弟生动仍旧一点点没有发现危险的存在。忽然有一天恶魔把这滩小兄弟连固化剂一同放进了高温高压的一个东西里边一般称为硫化机/热压机然后看似无害的固化剂长出了魔爪死死捉住了小兄弟们一个又一个的魔爪别离捉住不同的兄弟们产生了许多交联结构即便没有了高温高压也不会再铺开。终究小兄弟们再也不能随意活动了这滩液体也变成了硬硬的一块——这便是固化进程的通dou俗bi解说。当然也有些固化剂的固化原理是引发小分子聚合物上的基团彼此反响的这种一般被称为引发剂。

  在从液体里“拉”出固体的3D打印技能傍边活化固化剂的方法从热压变成了光所以这种技能被称为立体光固化成型Stereo lithography AppearanceSLA。颟顸所用到的液体资料被称为光敏树脂一般是环氧树脂或不饱和聚酯等掺杂一些对特定波长灵敏的光引发剂制成的。这类技能本身也并不是什么新生事物了它的前史可以追溯到1984年[2]。

  简略来说立体光固化的进程便是光照耀光敏树脂外表使其固化成薄薄的一层固体现已固化完结的部分被一块基板黏附着逐步与光照耀面摆开必定间隔一般是每次移动十几个微米然后在上一层固化树脂的根底上再进行下一层的照耀和固化。经过层层固化叠加之后终究就构成一个完好的立体结构。下面这张图表明的便是SLA设备的根本结构固化反响产生在打印树脂与透光玻璃板的自由王国面上因为光照耀面在液面的下方打印的进程看上去就像从液体里“拉”出了打印制件相同。

  而这次的论文展现的是一种名叫接连液态界面制作Continuous Liquid Interface ProductionCLIP的改进技能从本质上讲它也是立体光固化技能的一种。但作为登上《科学》封面的新技能它绝不只仅是这么简略。CLIP技能不只可以稳定地进步3D打印速度一同还可以大幅进步打印精度。这种新式的CLIP技能制作一个一般模型所别有用心的时刻只需短短几分钟与传统方法比较快了几十倍。并且它还可以相对轻松地得到无层面layerless的打印制品拜见下图。与传统光固化技能比较CLIP带来的这种改动可以堪称是革命性的。

  一切的3D打印进程都别有用心面临打印精度与打印速度的权衡问题。比方平常最常见的熔丝堆积Fused Deposition ModelingFDM的打印方法这种方法别有用心将加热熔化的资料像挤奶油相同地挤出来并逐层堆积构成别有用心的形状。挤出的熔化资料的粗细会直接影响制品的精度和打印速度在实际操作中打印精度往往退让于打印速度。为了在人们可以承受的时刻内得到制品FDM制品的外表简直都会留下显着的平行纹路。传统的SLA技能尽管每一层的打印速度快于FDM并且可以经过将模型切成更薄切片进行打印的方法来使层面结构变得相对不那么显着可是要做到无层面结构简直是不或许的。即便在确保最根底打印精度的状况下进行打印子音选用SLA技能的一个变种DLP它选用投影仪作为光源而不是像传统SLA那样运用紫外激光技能打印一个15厘米高的埃菲尔铁塔模型也别有用心大约2小时。可是这种新式的CLIP技能却打破了这种两难局势在确保精度的前提下极大地进步了打印速度。它为什么能产生如此革命性的改动把打印面扩大来细心比照研讨一下就能发现其间的玄机

  传统SLA技能的固化受光引发剂品种、光引发剂浓度、光照强度和照耀时刻等条件的影响一般引发剂浓度越高光强度越高固化速度越快。光的强度会跟着射入物体的深度逐步下降只需接近照耀面的一小部分会固化的相对均匀和彻底理论上打印的精度彻底取决于具有满足能量激活引发剂的光可以穿透多深的树脂。理论上讲只需进步引发剂浓度和光强就可以加速打印速度但因为固化反响产生在树脂与透光板的自由王国面上过快的反响速度很简略使制件和透光板粘在一同导致打印失利。

  在此前处理这一问题的方法首要是下降固化速度在树脂彻底固化之前移动底板使部分固化的树脂与透光板脱离傻人有傻福新的低粘度树脂会补充到本来的方位然后再开端下一层的固化。但这样一来打印速度就无法有用进步了。

  而在新的CLIP体系中研讨者们经过固化-阻聚效应的平衡奇妙地处理了这个问题。CLIP底面的透光板选用了透氧、透紫外光的特氟龙资料聚四氟乙烯而透过的氧气进入到树脂液体中可以起到阻聚剂的作用阻挠固化反响的产生。氧气和紫外光照的作用在这个区域内会产生一种彼此制衡的作用一方面光照会活化固化剂而另一方面氧气又会按捺反响使得接近底面部分的固化速度变慢也便是所谓的“dead zone”。当制件脱离这个区域后脱离氧气限制的资料可以迅速地产生反响将树脂固化成型。在传统的SLA技能中按捺固化的氧气本来是人们避之不及的存在可是经过奇妙规划之后它反而成了进步打印功率的辅佐这也算是一种适当戏剧性的反转。

  除了快CLIP体系也进步了3D打印的精度而这一点的要害还也在“死区”上。传统的SLA技能在打印换层的时分别有用心拉动没有彻底固化的树脂层为了不损坏树脂层的结构每个单层切片都必须确保必定的厚度来保持强度。而CLIP的固化层下面傻人有傻福的是液态的“死区”不别有用心忧虑它与透光板粘连因而天然也更不简略被损坏。所以树脂层就可以被切得更薄更高精度的打印也就可以完结了。

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