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国内外有哪些微纳级、纳米级3d打印技术和厂商?

南极熊导读:下面分享15个微米纳米级3D打印技术汇总。

无论是桌面级还是工业级,常见的3D打印机工作原理都是分层制造,这使得层与层之间的精度很受限,存在所谓的“台阶效应”。这使得3D打印机难以制造高精度的器件,如各种光学元件、微纳尺度的结构器件等等。随着3D打印技术的不断进步,微纳3D打印的出现,完美的解决了这个问题。

△微米级3d打印泰姬陵

微纳3D打印和“传统”3D打印的主要区别在于,微纳3D打印能达到“传统”3D打印无法达到的高精度。微纳3D打印的精度能达到细观、微观和纳观(即十亿分之一米)级别。这一特性使得微纳尺度3D打印能批量复制微小结构,制造真正处于微观级别的器件,实现一般的3D打印无法企及的细节和精度。

下面,南极熊就盘点一下,国内外有哪些微纳级、纳米级3d打印技术和厂商。

深圳摩方材料微纳米3D打印技术

深圳摩方材料科技有限公司研发的微纳米3D打印技术以及微纳米级功能型复合材料,可以制造出千变万化的新型复合材料,如“超轻超强复合材料”,其以纳米微格为基础,将“结构承重”深入到微观尺度,造出极为通透而坚固的材料,同时又具有高硬度、高强度、超低密度的优点。

摩方材料专有的技术称为“PμLSE”(Projection Micro Litho Stereo Exposure),即“面投影微立体光刻”,原理很像微视频显示设备,系列图像会通过缩影镜头连续投影到需固化的光敏树脂上。缩小的图像投聚在光敏树脂上,紫外光会引起树脂的固化或硬化的过程,这一过程也被称为光致交联。只有光照射的地方会固化、变硬,形成预设的3D形状。所投影的图案由三维图像决定,是电脑生成的三维模型的横截面。辅之独特的后处理技术,摩方能制造各种产品,包括陶瓷和光学镜片。

△深圳摩方微纳米3D打印3mm高3D打印埃菲尔铁塔模型细节

微纳米3D打印系统基于新型的面投影微光刻技术原理设计而成,能实现多材料的微纳尺度材料三维打印,微结构分辨率达到0.5μm,可制造出长度150mm及以上的成形件。面投影微光刻技术被认为是目前有前景的微细加工技术之一:采用几个微米UV光斑, 采用层厚通常在1~10μm之间(提高精度),让树脂在非常小的面积发生光固化反应,通过一次曝光可以完成一层制作,具备成型效率高、生产成本低的突出优势。

基于微纳尺度的3D打印技术,可定制设计光学性能优异、超高精度、超薄尺度的透镜,不受透镜尺寸、形状、厚度的加工限制。该技术可做到加工速度快、材料选择面宽、制作成本低,相对较适合产业化应用。微纳超薄透镜,可广泛应用于超薄手机相机、VR/AR镜片、车载相机、内窥镜、微阵列透镜、柔性透镜等领域。

Nanoscribe纳米和微米3D打印

Nanoscribe成立于2007年,作为卡尔斯鲁厄理工学院研究小组的分拆,目前,Nanoscribe已经成为纳米和微米3D打印的著名企业,并且在许多项目上都有所作为。Nanoscribe的激光光刻系统用于3D打印世界上最小的超高强度3D晶格结构,它使用高精度激光来固化光刻胶中具有小至千分之一毫米特征的结构。换句话说,激光使基于液体的材料的小液滴内部的特定层硬化。

Nanoscribe的Photonic Professional GT 3D打印系统

为了进一步适应日益增长的业务,Nanoscribe还宣布将把设施搬迁到KIT投资3000万欧元的蔡司创新中心。此举将于2019年底举行,将有助于推动微型3D打印领域的更多创新。Hermatschweiler补充说:“通过这个创新中心能够与KIT靠的更近,卡尔斯鲁厄不断为Nanoscribe等公司提供创新和成功发展的理想环境。”

 

微米级的3D打印自由女神像、神庙、埃菲尔铁塔

  

世界上最小的指尖陀螺,宽度仅为100微米

ORNL的科学家们使用Nanoscribe的增材制造系统来构建世界上最小的指尖陀螺, 该迷你玩具的宽度仅为100微米(与人类头发的宽度相当)。除了用于无线技术,Nanoscribe的3D打印技术还可用于制造高精度的光学微透镜,衍射光学元件,用于生物打印的纳米级支架等等。

瑞士Cytosurge

微纳尺寸的金属3D打印

瑞士纳米技术公司Cytosurge成立于2009年,是苏黎世联邦理工学院的分支机构,由于市场上缺乏生产微米和纳米金属结构的技术,他们便开始开发Fluid FM工艺。2018年Cytosurge宣布升级其Fluid FM μ3D打印机,新增的功能允许增材制造实现微制造,并且可以在现有结构上进行3D打印。

FluidFM 技术结合微流体及原子力显微镜的优势压力感测,离子探头内显微通道可供微量液体流通。微流体与原子力显微镜的独特组合可创造出形体更复杂、纯度更高的金属物体。光学原子力反馈机构可进行即时的过程控制。FluidFM离子探头注射口的最小口径可小于人类头发直径1/500。在这个注射口径尺寸下,最低流速可达每秒数飞升,是目前最先进流量探测器的探测限值1/1,000,000。FluidFM技术使微纳米级复杂金属物体的制造成为可能。

△△FluidFM μ3Dprinter用于纳米光刻、崎岖表面打印、纳米和微米等级的3D金属和聚合物结构打印。

其技术参数:

理论打印空间(金属):高达 1,000,000 μm3

成型空间 (mm):100 x 70 x 60

打印速度:高达 100 μm/s

定位精度:XY ± 250 nm & Z ± 5 nm

打印控制:即时

打印精度:纳米级

打印注射量:飞升级

如此独特的技术,主要用于:

3D 打印:FluidFM 微纳米3D打印机可直接打印微纳米级的复杂金属物体。

多种金属打印:铜、银、金、铂,目前正在研究30多种金属(镍、铬、镉、铁、铟、锌等)的电化学增材制造技术。

纳米光刻技术:可打印纳米级的向量以及复杂2D结构。可配置各种液体及纳米粒子,精度达飞升、纳米级。

表面修复:可进行高精度的表面修复与改造,可运用多种材料打印,且结构精确。

通过电化学工艺,FluidFM技术使用微量移液管通过300纳米的孔径,控制含离子液体(硫酸铜溶液)的沉积。然后该溶液通过与电极的化学反应,转化为可沉积在打印床上的固化材料。

在室温下工作时,打印机能够生产1立方μm至1'000'000立方μm的高品质金属物体结构。诸如90度角的悬垂结构等设计可以使用这种工艺进行3D打印,从而在打印复杂的3D物体时不需要结构支撑。

在FluidFM技术首次发布后,Cytosurge联合创始人兼首席执行官Pascal Behr博士表示:“新开发的3D打印方法适用于各种市场的应用。我们看到了潜在的应用,特别是在手表和半导体行业以及医疗器械领域。“

 

Cytosurge通过增加两台高分辨率相机扩展了现有功能。这些相机与Fluid FM μ3D打印机集成在一起,可以实现更精确的3D打印,并且可以在现有结构上进行3D打印。

一台相机的任务是对要打印的物体或表面进行成像,另一台相机用于系统处理,打印机设置,校准和计算机辅助对齐。用户可以在包括集成电路板的微机电系统(MEMS)上3D打印金属物体,升级后的Fluid FM μ3D打印机的应用包括用于生命科学和物理学研究的亚微米级实验。

奥地利UpNano

双光子3D打印机

双光子3D打印技术原理

△双光子3D打印技术原理

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