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新技术:多种波长的光源 同时3D打印多种光敏树脂材料

如今,光固化3D打印技术已经被广泛的采用,在齿科、首饰、手办等领域,然而如上图一样的常规光固化3D打印机,一次仍然只能打印一种材料。

新技术:多种波长的光源 同时3D打印多种光敏树脂材料

FDM技术类型的3D打印机可以通过增加喷头数量来实现多色或者多种材料同时打印,图片来源makerbot

新技术:多种波长的光源 同时3D打印多种光敏树脂材料

金属3D打印机通过材料混构3D打印(MMSLM)技术,也可以实现不同粉末的混构打印,适用于加工对不同部位有不同要求的金属器件(能够提高器件性能,并增加使用寿命)。图片来源:德迪智能

而在光固化领域一直没有突破,2019年3月15日,笔者获悉,一篇发表在《Nature Communications》上的论文,给出了新颖的解决办法。

威斯康星大学麦迪逊分校的科学家开发出一种新型3D打印机,它拥有可见光和紫外光两种模式,可以同时打印多种光敏树脂材料。

新技术:多种波长的光源 同时3D打印多种光敏树脂材料

该方法的主要原理,就是利用不同波长的光来固化相应的光聚合树脂材料。这些原料从简单的单体开始,聚合成更长的一系列化学物质,就像塑料一样。根据使用的光线不同,最终产品将具有不同的属性,如刚度。

研究人员同时将来自两台投影仪的光线导向一大桶液体原材料,在平台上逐层构建。构建一个层之后,构建平台向上移动,然后构建下一层。

新技术:多种波长的光源 同时3D打印多种光敏树脂材料

顶部图像显示数字设计及其打印形状。紫色对应于紫外线固化的硬环氧化物区域,而灰色区域是可见光固化的丙烯酸酯区域。在底部,3D打印的MASC徽标变成了由刚性,不透明区域和柔软透明区域组成的打印对象。

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研究人员面临的主要障碍是优化原料的化学性质。他们首先考虑了两种单体在一个桶中的表现。他们还必须确保单体具有相似的固化时间,以使每层内的硬质和软质材料在大约相同的时间内完成干燥。

通过适当的化学反应,研究人员现在可以通过紫外线或可见光确切地确定每种单体在打印物体内固化的位置。

UW-Madison化学教授A.J. Boydston带领他最近与表示:“还有许多不完善之处,但这些都是令人兴奋的新挑战。”

新技术:多种波长的光源 同时3D打印多种光敏树脂材料

现在,Boydston希望解决这些缺陷并回答未解决的问题,例如可以使用其他单体组合以及是否可以使用不同波长的光来固化这些新材料。Boydston还希望组建一个跨学科团队,以增加波长控制的多材料3D打印的影响。

施瓦茨表示,使用化学方法消除工程瓶颈正是3D打印行业向前发展所需要的。

施瓦茨说:“正是这种化学和工程界面将推动该领域达到新的高度。”

这项工作于2月15日在Nature Communications杂志上发表。

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