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一滴式连续3D打印可以从一滴树脂中制成物体

        中国3D打印网10月16日讯,来自我国科学院大学,中国科学院和麻省理工学院的研究人员在《自然通讯》上发表了一篇论文,描述了对连续数字光处理(cDLP)3D打印技术的有趣研究。尽管该技术能够像其他cDLP方法一样以无层方式进行3D打印,但仅使用一滴光敏聚合物树脂就可以实现3D打印。
        作者注意到通过cDLP将过多的树脂用于3D打印对象,因此作者着手设计一种在材料上更有效的3D打印过程。研究小组指出,在cDLP以及传统的DLP和立体平版印刷中,残留的树脂残留在印刷部件上,因此需要清洗步骤。用于填充料桶或粘附在最终部件上的不必要的树脂不仅会浪费材料,还会限制打印分辨率并增加成本。
      受收集和滴落水球的荷花和水罐植物的启发,研究人员开发了一种使用类似的“三相接触线(TCL)”动力学进行操作的技术。将一滴树脂沉积在固化界面上,并在下方连续投射紫外线。同时,位于固化界面上方的铝质印刷床与每个印刷层一起从印版上抬起。
 一滴连续3D打印技术的示意图

  一滴连续3D打印技术的示意图。
        因为固化界面使粘附在其上的树脂量最小化,所以在打印过程中树脂滴的TCL会减小。这仅会使打印零件所需的树脂粘在床上。研究人员使用这种技术制作了一个24毫米长的圆柱形网格结构,其湿树脂利用率为99.6%。
         然后,研究小组修改了印刷床以确定对印刷品TCL的影响,并假设改变其表面特性可以降低印刷过程中的表面能,从而进一步控制粘附在印刷床上的树脂量。为此,他们尝试了“氟化石英(F-石英)基材,基于蜡烛烟灰的超两性基材和注入润滑剂的聚二甲基硅氧烷(S-PDMS)光滑基材”。使用F石英时,人们认为材料上的微米/纳米级结构会更有效地捕获空气,从而减少表面能并排斥湿润。与其他相比,尽管光滑的表面会导致较低的表面张力。由于使用F-quart和超两性基材打印对象时出现的问题,研究人员确定S-PDMS基材效果最好。
 使用连续的一滴3D打印技术对各种牙科对象进行3D打印
  使用连续的一滴3D打印技术对各种牙科对象进行3D打印。
           接下来,他们将一滴法与传统的DLP 3D打印进行了比较,两者均使用S-PDMS涂层基材。研究小组确定,一滴技术显示出湿物料利用率为98.6%,净物料效率为92.5%,而传统DLP则为87.5%和66.7%。
           据中国3D打印网了解,为了进一步证明连续一滴3D打印的可能性,研究人员3D打印了通过牙科CT扫描获得的牙齿模型。他们还印刷了臼齿,门牙和犬牙冠,因此得出结论:“一滴3D打印可以通过适当调整固化界面属性,将液态树脂滴完全转变为具有高材料利用率的定义结构,从而节省了宝贵的油墨并提供按需3D打印参考。”

           Carbon首先通过将自己的cDLP技术推向市场来撼动DLP 3D打印的世界,从而实现比以往更快的打印时间,各向同性的物理特性以及工程级材料的使用。通过将cDLP缩放到前所未有的大小,Azul 3D可能会进一步扩大空间。现在,人们不得不怀疑连续一滴3D打印对cDLP的影响。当然,这项研究尚需时日才能走出实验室,但是一旦这样做,我们可能会看到废物减少方面的新进展。

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(责任编辑:中国3D打印网)