不透明树脂也可体积3D打印了

3D打印资讯
2022
05/24
16:07
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南极熊导读:3D打印在许多领域,彻底改变了人们生产体积组件和结构的方法。近年来,基于体积光的技术允许在较短的打印时间(低至几十秒)内完成3D打印,同时保持良好的分辨率(约100 μm)。然而,这些新方法仅适用于均质且相对透明的树脂。未来想要使用带颜色的树脂是否有方法?以及什么样的行业需要这种树脂呢?

2022年5月24日,南极熊获悉,EPFL应用光子器件实验室(LAPD)的工程师们,提出了一种新的3D打印方法,该方法可以使用基于不透明的树脂,在几秒钟内构建出物体。

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△三个3D打印物体:一个由透明树脂制成(左);一种来自不透明树脂,未经校正(中);一张来自不透明树脂,经过修正(右)。图片来自2022 EPFL

2017 年,EPFL工程师们开发了一款,几乎可以立即制造出物体的3D打印机。五年后,通过改进他们的3D打印设备和方法。现在可以用不透明的树脂创造东西——这在以前是不可能的。

大多数3D打印机,通过在制造的过程中沉积材料来实现构建体。但是,新的3D打印方法,却采用体积方法。

洛杉矶警察局教授Christophe Moser说:“我们将树脂倒入容器中并旋转。然后我们以不同的角度照射容器,使树脂在树脂中累积的能量超过,给定水平的地方固化。这是一种精确的方法,可以生成与现有3D打印技术相同分辨率的物体。”

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△采用LAPD技术,使用非透明树脂构建一个小小的尤达。图片来自2022 EPFL

不透明树脂打印难题
“这种体积法可以用于几乎任何形状的物体,他们决定通过创建一个微型Yoda模型,来测试它的构建速度。结果,只需要20秒就可以制作出这个Yoda小雕像,而传统的增材制造工艺大约需要10分钟。”

该方法需要注意的是,光需要笔直地穿过树脂,不能有任何的偏离才有效。光线通过与塑料中包含的光敏化合物相互作用使树脂固化。

洛杉矶警察局的博士后Antoine Boniface说:“到目前为止,我们一直使用透明树脂,但我们想知道,未来生物医疗行业是否需要这种不透明树脂打印物体。”

在体积过程中使用不透明树脂的问题是光不能顺利传播,因此很难收集硬化树脂所需的能量。

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DOI:10.1002/advs.202105144

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△散射校正层析体积增材制造(VAM),允许在散射材料中打印具有中空通道的复杂几何形状,如负载细胞的水凝胶等。图片来自onlinelibrary

通过AI计算实现能量分配
Jorge Madrid-Wolff博士说:“使用不透明树脂,我们在打印物体时会损失了很多分辨率。因此,我们试图提出一种解决方案,从而可以在这种树脂中制造物体,同时又不失3D打印技术的优势。”

科学家们首先使用摄像机,来观察光线穿过树脂的路径。然后,他们设计了一种AI方程来调整光线失真。它的作用是,在打印时和更改光线时执行这些AI计算。这样做的好处是,可以确保将树脂硬化所需的能量,应用于需要的地方。

通过该方法,工程师可以用不透明树脂打印物品,其精度几乎与透明树脂相同。这是一项重大的发现。

据专家介绍,LAPD方法可用于3D打印生物材料,例如人工动脉。此外,工程师计划一次打印多种材料,并将打印机的分辨率,从十分之一毫米进一步提高到一微米。




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