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Nature突破性成果:交叉照相體積光固化3D打印,精度高達25微米

X交叉光片照相體積3D打印技術原理

△X交叉光片照相體積3D打印樣品,物體直接在樹脂槽中凝固完成

在一缸樹脂中,應用兩種不同波長的射線。第一波長“激活”一個區(qū)域,然后第二個相交的波長會導致被激活的樹脂聚合凝固;蛘呤强梢砸种凭酆!

究竟是如何運作?事實證明,xolo的方法是將“射線光片”投射到透明樹脂桶中! Sheets”似乎很像一個層,但是有很多不同的角度,并不像其他3D打印過程那樣依靠堆疊來3D打印對象。一定厚度的矩形光照射一定體積的粘性樹脂。選擇光的波長來激活被稱為雙色光引發(fā)劑(DCPIs)的分子,通過切割分子主鏈上的一個分子環(huán)來激活;這個反應只發(fā)生在光圈內(nèi)。

第二束光投射出3D對象的切片圖像,引發(fā)樹脂材料凝固。第二束的波長與第一束不同,任何被激發(fā)的DCPI分子都會引發(fā)樹脂聚合,使薄片固化。然后,樹脂相對于光片的位置移動,光片是固定的。這改變了光片在樹脂中的位置,因此激活和誘發(fā)過程可以在一個新的位置重新開始,從而一片片地構建對象。投影機處于固定位置,同時旋轉(zhuǎn)大桶以呈現(xiàn)不同的視圖。

科學家們解釋:“正交布置的投影儀產(chǎn)生第二波長的光,并將3D模型的截面圖像聚焦到光片平面中。只有處于激活狀態(tài)的引發(fā)劑分子吸收投影儀的光,并導致電流層聚合。通過在固定體積的光學裝置同步移動樹脂槽期間,投射黑白圖像的視頻,可以連續(xù)制造3D模型零件!

“光薄片”方法可確保任何特定的體素在整個過程中,僅暴露于固化光一次。這將使打印結果具有非常高的準確性,因為投影時光學系統(tǒng)已調(diào)整為呈現(xiàn)0.021毫米見方的像素。

△X交叉光片照相體積3D打印機核心組成模塊

激光系統(tǒng):405nm的二極管激光器轉(zhuǎn)換為激光線,并通過透鏡準直,生成均勻的薄光片。薄光片的厚度決定z軸分辨率。

投影機:從要創(chuàng)建的3D模型獲得的切片圖像的視頻將顯示并聚焦到光片中。當容器離開投影機時,投影機會發(fā)出可見光并保持焦點。x和y方向上的分辨率取決于投影儀的分辨率和所需的物體尺寸。

X線照相:交叉光束(x)產(chǎn)生整個物體(整體)。稱其為X線照相術。特定波長的光片會激活光引發(fā)劑的薄層。正交布置的投影儀將3D模型的截面圖像發(fā)射到光片中。只有引發(fā)劑分子吸收光并開始聚合。投影與移動的樹脂體積和縮放同步,從而實現(xiàn)3D打印。

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