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3D打印技术

微尺度复杂三维结构制造的面投影微立体光刻三维打印技术


发布日期:2020-11-19 来源: 凌云3D


面投射微立体式光刻技术(Projection Micro Stereolithography, PμSL)是一种面投射光固化机三维打印技术,适用制做微限度的繁杂三维构造,拥有 高像素、高精密、跨限度生产加工、可用原材料广、生产加工高效率、生产成本劣等众多特性。

文中将从成型基本原理、最少生产加工特点规格、较大 成型幅面、兼容打印原材料、与别的三维打印技术的比照、产业发展技术自主创新等层面,对这一技术开展详解。

图1 PμSL三维打印技术制做的繁杂三维构造实例。来源于:摩方原材料

精细工业产品设计与生产制造

成型基本原理

图2所显示为PμSL 三维打印技术的成型全过程。最先应用三维建模软件搭建出三维结构模型;然后应用切片软件对三维模型以一定尺寸的层厚开展切成片解决,获得一系列具备特殊图案设计的二维照片;随后选用PμSL 三维打印系统对切成片后的每一层图案设计开展整块投射曝出;不断反复上一流程并逐层层叠最后成型出所需的三维构造。

图2 PμSL三维打印技术成型全过程。来源于:摩方原材料

PμSL三维打印技术成型三维构造的关键所在光敏树脂原材料在紫外线的功效下产生光缩聚反应进而干固,而特殊图型的造成则取决于打印系统中的DMD(Digital Micromirror device)处理芯片所形成的数据动态性掩膜。

图3 典型性的PμSL三维打印系统。来源于:摩方原材料

如图所示3所显示,切成片后的实体模型数据信息导到打印系统后,这种二维图象数据信息发送到DMD,DMD依据图象数据信息操纵处理芯片上每个微镜(即DMD上的每一像素数)的偏移。因而,灯源传出的紫外线在抵达DMD后将再次整形美容形成与图型数据信息一致的光。最终,经调配后的光根据最后目镜投射至液体复合树脂表层,对特殊地区开展可选择性曝出进而形成特殊构造。除此之外,打印系统还可根据打印服务平台的挪动,拼凑打印各种大小幅面的图型构造。

最少生产加工特点规格

根据操纵投射目镜的缩微倍数,PμSL 三维打印技术能够完成1微米乃至好几百纳米技术的特点规格。以深圳市摩方原材料高新科技有限责任公司,自主研发的一系列PμSL三维打印系统为例子,其早已批量生产的商品最大电子光学屏幕分辨率达到2 μm(这儿提及的电子光学屏幕分辨率就是指投射光单独像素数的尺寸)。依靠这一高辨别系统软件,2 μm图形界限二维网格线条和8.5 μm杆径三维点阵式得到完成(图4)。

图4 摩方三维打印系统打印的2 μm图形界限二维线框和8.5 μm杆径三维点阵式。来源于:摩方原材料

较大 成型幅面

PμSL技术选用整块曝出,在其中曝出图型由DMD操纵造成。因而,一般状况下,PμSL 三维打印系统的较大 成型幅面在于电子光学屏幕分辨率尺寸及其DMD像素数总数,DMD显像芯片尺寸固定不动,根据投影镜头只有完成固定不动的投射幅面。较大 成型幅面与系统软件电子光学屏幕分辨率呈矛盾关系,即当提升 系统软件电子光学屏幕分辨率时,其较大 成型幅面相对减少。拼凑技术很切实解决了这一分歧,促使高辨别、大幅面、跨限度打印得到完成。以摩方PμSL三维打印系统为例子,固定不动投射打印与拼凑打印的幅面如表1所显示。

表1 固定不动投射打印与较大 打印幅面比照

兼容打印原材料

PμSL三维打印技术的生产加工成型根据原材料的光汇聚,因而其打印原材料为光敏树脂原材料。对于不一样运用要求,强制环氧树脂、延展性环氧树脂、耐高温树脂、微生物兼容模式环氧树脂、软性环氧树脂、全透明环氧树脂、凝胶剂等众多复合树脂已商业化的。除所述纯复合树脂之外,作用顆粒掺加环氧树脂中产生的光固化树脂原材料一样可用以打印,如带磁顆粒光固化树脂、陶瓷颗粒光固化树脂、金属材料顆粒光固化树脂等。

产业发展技术自主创新

相比于试验室技术,工业生产销售市场对PμSL三维打印技术明确提出了大量高些规定,包含更普遍的多功能性打印原材料、更高的打印幅面、更平稳的尺寸公差操纵等层面。深圳市摩方原材料高新科技有限责任公司在这里一技术的产业发展上开展了众多工业生产级技术自主创新,比如提升汽泡清除系统软件、激光测距、加温打印等自主创新作用,用于进一步提高打印品质、精细操纵生产加工尺寸公差、扩宽打印原材料的范畴,以考虑精细工业产品设计和生产制造的要求。

文中对PμSL这一高精密、高速运行、大幅面的三维繁杂构造成型生产加工技术开展了简略详细介绍,这一技术适用繁杂精细构造一次成型、迅速原形元器件认证、小批量生产作用构件生产加工等,可用以好几个主要用途。


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