德克萨斯大学科技大学开发低成本LED替代DLP 3D打印
时间:2020-09-30 08:34 来源:中国3D打印网 作者:中国3D打印网 点击:次
| 中国3D打印网9月30日讯，来自德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员已经开发出了更具成本效益的LED替代品，可以替代紫外线（UV）聚合3D打印技术。通过用彩色LED代替传统可见光系统中的紫外线，Texan团队能够以相同的速度和细节水平生产零件，但以更节能的方式生产。作为研究的一部分，科学家还对四种不同的光氧化还原催化剂进行了微调，一旦将它们暴露于特定颜色的LED灯下，它们就会加速树脂的固化。 利用他们的新颖工艺，研究人员设法以每层八秒钟的速度打印特征小于100μm的零件。结果，该研究的主要作者扎卡里亚·佩奇（Zachariah Page）声称，该团队的新颖方法可以与更成熟的公司所采用的方法相媲美。“有些传统的基于紫外线的打印机速度更快或更高分辨率，但我们拥有的组合接近最新技术。”  科学家设法以与现有DLP制造方法相同的速度和分辨率3D打印一系列产品。照片由ACS Central Science提供。 现有UV印刷工艺的局限性 在通常被称为“光固化”的过程中，诸如立体光刻（SLA）和数字光处理（DLP）之类的3D打印技术使用紫外线将物质从液态树脂转变为固态物体。基于此技术的DLP机器为用户提供了许多好处，例如制造速度为100mm / h，并且能够制造特征分辨率小于100μm的物体。 尽管大多数DLP 3D打印机都基于这些功能强大的UV光系统，这些系统提供较短的构建时间，但与其他光固化方法相比，它们更昂贵，能耗更低。例如，与传统的DLP相比，可见光印刷（VLP）具有许多潜在的优势。VLP中使用的强度较低的光线与生物材料（例如活细胞水凝胶）以及不透明的复合材料更兼容，从而更有助于创建多种材料的结构。尽管有这些明显的好处，但VLP中使用的光束背后的功率降低，使得该方法比其他光固化技术更慢，因此限制了其采用。  初始测试涉及在玻璃显微镜载玻片之间照射100μm厚的氩气脱气树脂（如图所示）。图片来自ACS Central Science。 德州人的高速可见光光固化工艺 为了加速VLP工艺，研究人员开发了一系列掺入单体，交联剂和几种共引发剂的全色树脂。树脂是按客户要求设计的，以提高光固化速度，提供更强的吸收能力，更长的波长，因此比普通材料具有更快的印刷速度。 为了验证他们的方法，该团队使用了其紫外线成分的标准DLP系统，并为其安装了蓝色（〜460 nm），绿色（〜525 nm）和红色（〜615 nm）LED发光器。研究人员利用他们的自制打印机，通过使用低强度LED灯在玻璃显微镜载玻片之间照射100μm厚的氩气脱气树脂进行了一系列测试。 随后对样品进行的RT-FTIR光谱分析表明，所有三种颜色均已成功固化。为了检查其机器可能的保真度，团队随后制作了分辨率打印，其横向尺寸为20×20μm2，层厚度为25μm。优化样本包含12个正方形，这些正方形同时以不同的曝光时间进行打印，并且每一层均具有1-16像素宽的较小图案阵列。 利用从不同分辨率的印刷品获得的广泛数据，研究团队能够针对每种树脂优化其定制VLP工艺。例如，对绿色和红色敏感的样品在打印过程中需要覆盖惰性气体，以达到与DLP相比可比的速度。另一方面，紫罗兰色和蓝色感光树脂不受大气条件的影响。  尽管研究人员的系统达到了与传统DLP机器相同的速度和分辨率，但仍难以用不同的色敏树脂来创建一致的对象。图片来自ACS Central Science。
在蓝色和红色光敏树脂中还观察到更多不一致之处，它们未能以一致的速度达到所需的最大厚度，这限制了工艺的可重复性。另一方面，发现添加Opaquing Agents（OA）可以提高方法的一致性。OA的集成使团队能够达到33至45 mm / h的构建速度，并创建尺寸小于100μm的零件，包括复杂的八角形桁架形状。结果，研究人员得出结论，尽管他们的方法已成功地与商用机器的速度和分辨率相匹配，但仍需要进一步优化。
中国3D打印网点评： 由于DLP 3D打印已经高度商业化，并且许多公司提供自己的技术变异，因此德克萨斯州科学家的研究的潜在影响可能是深远的。例如，奥地利3D打印机制造商Genera最近推出了他们的第一台DLP机器G2。该系统采用可调式4K DLP技术，这意味着用户可以在40、70或100微米的预设值之间更改系统的像素设置。 中国3D打印网编译文章！ (责任编辑：admin) |