科學家開發新技術改善 3D 列印品質
引言
過去十年間，3D 列印技術經歷了前所未有的發展和變革。它們現在能夠以非常具競爭力的成本快速製造出三維物體，使得 3D 列印機尤其在航空航天業或醫療裝置等各個領域中具有吸引力並具有相關性。然而直到最近，光基 3D 列印或新增製造（AM）的範式主要依賴於使用一個含有液體光固化樹脂的槽。那麼每隔一層，一束紫外線（UV）光束將樹脂固化，同時平臺在每個新層硬化後將被製造的物體向下移動。這些光基 AM 技術由於逐層製造的性質，因此存在著主要的幾何約束和透過量約束。量子地體層析式新增製造技術的突破
最近在《Light：高級製造》雜誌上發表的一篇新論文中，由洛桑聯邦理工學院（Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne）的 Christophe Moser 教授帶領的科學家團隊開發了一種新技術，可以在不放大投影模式的情況下改善 3D 列印物品的質量。 過去幾年，出現了幾種完全體積新增製造（VAM）技術，這些技術遠離了逐層製造的方法。雙光子光聚合是體積列印技術的最新技術，它能夠以 100 奈米的橫向解析度和 300 奈米的軸向解析度製造微米級物體。然而這個過程很慢，列印速度只有每小時 1-20 毫米^3，並且需要昂貴的飛秒鐳射器源。 在 DLP 和層析 VAM 中，光學解析度最好由用於定型光的調變器特徵，即 DMD，來確保。研究團隊使用的是德州儀器的 DLP7000 晶片，該晶片上有 Nx ×Ny = 768x1024 個微接鏡，排列成矩形陣列，可以顯示 8 點陣影象。該團隊的光學系統將 DMD 影象放大了 1.66 倍。結果在玻璃瓶上的圖案尺寸為 1.74 釐米×2.33 釐米，解析度為 23 微米。增加列印物件的大小而不影響解析度的唯一方法就是將 DMD 移至瓶子或反之處。團隊建議用螺旋軌跡移動樣本在光束周圍。他們展示了透過將光軸相對於光脂培養皿的旋轉軸做離心化的方式，可以將橫向可列印尺寸加倍而不影響解析度。這兩個技巧使得容器內的建築模組數量增加了多達 12 倍。可用的列印體素用於在幾分鐘內列印出多達 3 釐米×3 釐米×5 釐米大小的更大物體。研究團隊結合了旋轉和線性平移階段，將含有光固化劑的玻璃瓶設定在螺旋運動中。研究人員指出，與常規層析 VAM 中一次性照亮所有樹脂不同，VHAM 中整個樹脂只在一個完整周期後完全被激發。圖案之間存在一些重疊區域，以便在旋轉後，其較低部分和上部分重疊。重疊的大小透過調整容器的旋轉速度與平移階段的垂直運動相匹配來進行微調，這對於確保列印物體的連續性至關重要。結論
該團隊提出了一種基於層析 VAM 的新的基於光的體積列印技術概念證實。它在保持相同的光調製裝置投影而不犧牲太多列印解析度的基礎上，進一步發展了層析 VAM，從而顯著增加了可列印體素的數量。透過將光調製器離心和連續垂直移動樹脂，可以在現有的層析式列印機上輕鬆進行這些簡單的修改，並為高解析度和高速度製造 3 釐米×3 釐米×6 釐米大小的物體開闢了新的可能性。螺旋層析體積新增製造對於需要分別製造釐米規模物件的領域（如牙科產業）可能具有吸引力，但必須改進解析度以滿足該行業的當前要求。 這項技術的發展有望開啟體積列印領域的新篇章，並為許多產業提供更高效率、更高解析度和更快速的 3D 列印解決方案。然而這還只是一個概念的證實，仍需要進一步的研究和開發，以改進解析度並滿足各個產業的實際需求。編者評論
這項科學研究的突破為 3D 列印技術帶來了新的可能性。透過改進層析式體積新增製造技術，科學家們能夠在不犧牲解析度的情況下提高可列印物件的大小。這在各個領域都具有重要應用價值，特別是在需要製造個體化物件的領域，如牙科產業。 然而我們也必須意識到，當前的這項技術仍然需要改進。它的解析度還無法完全滿足某些行業的要求，例如牙科行業。此外它還需要進一步的實驗和研究，以確保其在更廣泛應用中的可行性和可靠性。未來發展與建議
對於 3D 列印技術的未來發展，需要進一步的研究和投資。科學家和工程師們應該繼續改進這項技術的解析度和速度，以滿足不同行業的需求。同時政府和私人部門應該提供資金和支援，推動 3D 列印技術的創新和應用。 此外應考慮將這項技術應用於更多領域，例如醫療裝置、航空航天和建築等。這些領域對於高解析度、高速度和大型物件的需求越來越大，並且 3D 列印技術有望在其中發揮重要作用。 總之新開發的這項 3D 列印技術為我們提供了更多可能性和選擇。它將成為未來製造業和設計領域的一個關鍵技術，同時也將為我們的社會和經濟帶來更多的創新和發展機會。 {{Citation} 獲取自 https://techxplore.com/news/2023-07-scientists-technique-quality-3d-printing.html (2023 年 7 月 27 日)，由 TranSpread 提供}關鍵字: 3D 列印, 科學家, 技術, 品質改善
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