深度解读:全息光固化3D打印技术,3束激光同时曝光3个维度,深圳摩方科学家参与

3D打印动态
2017
12/13
12:47
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3D打印正在获得越来越多的认可。但我们必须承认,这种新型制造技术的速度还有待提高,因为对于大一些的物体,它可能需要好几个小时才能打印完成。不过或许很快,这个痛点就会消失,因为美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的一个研究小组已经找到了新方法,将3D打印的速度提高了数百倍之多。中国深圳一个叫摩方的企业的科学家也参与了这项技术。

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▲动画原理,其中绿色是激光束,白色是树脂槽,黑色是反射镜。三束激光交汇的地方就会生成打印目标的全息图像

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▲实际打印过程,可以看到全息图是一个立方格

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▲整个打印过程耗时不到10秒,完成后将树脂吸出即可

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▲其它打印样品


这种方法涉及激光全息投影,简单来说就是用3束激光从XYZ方向同时照射光敏树脂,在其中生成物体的全息图,从而让树脂直接在空间中实现固化,完成打印。由于不是传统的分层打印再堆积方式,这种新方法速度极快,短短10秒就能打印出一个物体。

LLNL的Maxim Shusteff博士认为,这种新方法可以大幅改善现有的3D打印技术,因为它不会产生分层造成的缺陷,例如锯齿形或阶梯状表面。 “虽然用这种方法打印出的物体表面还不够光滑,但我们已经突破了解决这个问题的概念性障碍。另外我相信,这并不会让现有的3D打印方法过时,反而会成为让它们变得更加强大的新工具。”

“我们正在演示一项新技术,能在几秒钟内瞬间生成3D对象。它不是星际迷航中的复制机,但据我所知是迄今为止能将设计从数字世界带到现实中的最快方法,”参与研发的麻省理工学院机械工程系副教授方绚莱表示,“整个过程就如同工程制图的反面。 在工程制图中,我们会以顶视图,正视图和侧视图来展示3D模型。 在这项新技术中,我们会从树脂槽的三个面发送物体3个试图的影像,让它们在树脂中重叠。 而这部分的树脂就会凝固,瞬间形成我们需要的形状。”

值得一提的是,方绚莱教授还是中国深圳的3D打印公司摩方材料的首席科学家。摩方材料以微纳米3D打印闻名,突破了超高精度&大幅面微观3D打印的世界性技术难题,是国内目前唯一可以实现大尺寸微纳尺度3D打印的公司。在2017年10月20日上海举办的第二届SAMA国际论坛上,南极熊就看到了他们3D打印的微纳尺度模型。

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而实际上,在如此小的尺寸范围内,仍然保持了埃菲尔铁塔的模型细节,这在摩方材料诞生之前是不可想象的,因为常规的FDM、SLA、DLP、SLS、SLM等技术工艺均无法实现。

2017年8月18日,深圳摩方材料完成6000万元A轮融资,深创投领投。此前,摩方材料已在2016年6月获得来自松禾资本、移盟资本、光之华基金的2700万元天使轮融资。

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埃菲尔铁塔只是摩方技术水平的一种体现,而实际上他们已经使用PμLSE(面投影微立体光刻)技术制造了更多不同应用的产品。


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△上图为基于PμSLE(面投影微立体光刻)技术制作的微纳3D打印生物反应器,该器件可通过控制微毛细血管的密度促进酵母细胞的生长。该研究成果来源于论文《3D microfabricated bioreactor with capillaries》,由夏春光博士与方绚莱教授在2009年共同发表于BMMD。


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△微小的人体血管模型

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△血管支架,由复杂的网格组成,网格线的粗细在97微米-185微米,如此复杂的3D打印血管支架目前只有美国顶级高校和摩方的设备可以做,该血管支架可以使用摩方推出的精度为10微米、型号为P140的打印设备直接完成。

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△精密接插件,在接插件中间有0.3mm外径,壁厚25微米的孔,传统工艺完全无法制造。目前精密接插件在精密电子行业(手机、笔记本、精密仪器等)用途非常广泛,也被称作连接器。

另一个非常重要的突破是摩方材料通过3D打印的技术制造出了光学透镜,2017年9月2日,摩方材料宣布与北京同仁医院-国家眼科诊断与治疗设备工程技术研究中心签署战略合作协议,共同创立“国家眼科工程中心-摩方-光学镜片微纳3D打印技术联合实验室”,致力于微纳尺度3D打印光学镜片的开发和应用,以求填补我国眼科治疗设备研发与制造的技术空白,共同攻克该领域的科研难题。

制造出这些令人惊艳的产品的就是摩方材料自主研发的PμSL(面投影微立体光刻)技术3D打印机 nanoArchTM-P110(2微米,单材料系统)、nanoArchTM-P120(500纳米,多材料系统)、nanoArchTM-P140(10微米精度)。

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随着这项3D打印技术在中国落地,必将为国内的精密加工、复杂光学镜片、微流控制件、高温陶瓷、4D打印、人造生物组织工程、航空航天等领域带来新的全新的解决方案。举一个具体一点的例子:未来某一天当你需要佩戴一副272度的眼镜时,你不再需要纠结选择250度还是300度的镜片,因为摩方材料可以为你3D打印定制272度的镜片。

如果你对摩方材料的微纳3D打印技术感兴趣,或者想找摩方材料合作,请联系南极熊微信:xiong3dp

编译自 Digital Trends





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2017-12-14 09:56:47 | 显示全部楼层
这技术厉害了,要是这个能做好就没carbon 什么事了,这里面有个问题想请教下,固化的物体怎么保持悬浮在液体中不下沉的?
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