Скоростная микропечать: немецкие ученые разрабатывают гибридный лазерно-проекторный 3D-принтер

Подписаться на 3Dtoday
news3dtoday
Идет загрузка
Загрузка
07.02.19
3502
13
Новости
9
Ученые Института лазерных технологий общества Фраунгофера (Fraunhofer ILT) разрабатывают гибридный лазерно-проекторный фотополимерный 3D-принтер, одновременно обеспечивающий достаточно высокую производительность и возможность детализации на субмикронной шкале. Рассказываем, что они задумали.
9160bad52222a1324b2c06758c77002d.jpg
Работы над новой гибридной системой ведутся в рамках проекта HoPro-3D с развернутым названием «Высокая производительность и детализация в аддитивном производстве за счет комбинирования ультрафиолетовой и мультифотонной полимеризации». По сути, речь идет о совмещении технологий цифровой проекторной стереолитографии (SLA-DLP) и мультифотонной литографии.

Зачем? Для начала разберемся, что из себя представляют эти технологии. SLA-DLP — хорошо знакомая любителям, хотя в основном применяемая в достаточно дорогих аддитивных системах профессионального уровня методика, основанная на отверждении фотополимеров цифровыми проекторами со светодиодной подсветкой, где проектор задает форму последовательных слоев. Эта методика выгодно отличается повышенной производительностью в сравнении с конкурентной технологией лазерной стереолитографии (SLA), где слои вычерчиваются точка за точкой с помощью одного или нескольких лазерных излучателей. С другой стороны, лазерные системы дают более высокую точность и разрешение, чем проекторные варианты.
e4ce310dcebda91eb62d90c51ab2c42c.png
Одна из разновидностей лазерной стереолитографии — это многофотонная литография, где облучение фотополимера производится буквально единичными фотонами, воксел за вокселом, что позволяет достигать субмикронного разрешения, но с очень низкой производительностью. Помимо высокой детализации возможна и печать без опорных структур и даже во взвешенном состоянии: например, в двухфотонных литографических системах необходимая для отверждения интенсивность света достигается в точке пересечения фотонов с двух излучателей. Другими словами, по одиночке фотоны могут беспрепятственно проходить сквозь толщу материала, а при пересечении в заданных точках — возбуждать процесс полимеризации.

Теперь вернемся к показателям производительности и разрешения. В случае с проекторными системами можно наращивать деталь в высоту со скоростью в несколько десятков миллиметров в час, причем по всей площади рабочей поверхности одновременно, в чем и состоит основное преимущество перед лазерными аналогами. Разрешение при этом измеряется в десятках микрон. А вот многофотонная литография дает разрешение уже порядка ста нанометров, но с производительностью на уровне каких-то десяти кубических микрометров в секунду.
eded2eedde5996cbcd769c2b32126a89.JPG
И здесь пора задать резонный вопрос: а зачем забивать гвозди микроскопом? Представьте, что речь идет о 3D-печати, например, лабораторной микрожидкостной системы. Основную массу такого изделия вполне можно напечатать на приличной скорости методом проекторной стереолитографии, а сверхвысокое разрешение требуется лишь на отдельных участках — там, где необходимо сформировать микроскопические каналы.

Подобный подход можно найти и в технологии 3D-печати полимерными прутками (FDM/FFF): некоторые слайсеры позволяют менять параметры наплавления пластика таким образом, чтобы формирование поверхностей и мелких деталей осуществлялось соплом малого диаметра и на малой скорости ради высокого качества, а заполнение внутреннего объема — головкой с широким соплом ради экономии времени.
05719e46d951dc139b180899fc9ba729.jpg
Как поясняют разработчики, в настоящее время осуществляется постройка опытного аппарата с 365-нанометровым ультрафиолетовым HD-проектором и фемтосекундной лазерной системой, а также разработка специального программного обеспечения, в задачи которого, в частности, будет входит анализ CAD-моделей с автоматическим определением моментов, когда необходимо переключаться с одной методики печати на другую. В качестве примеров применения рассматривается производство интегрированной оптики сложной формы, микрожидкостных систем, опорных структур в тканевой инженерии и так далее. Трехлетняя исследовательская и опытно-конструкторская программа запущена в ноябре прошлого года и финансируется Европейским фондом регионального развития.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.
Подписаться на 3Dtoday
9
Комментарии к статье

Комментарии

07.02.19 в 14:06
0
Вопрос, для дешевого сектора, на сколько дорогими являются двухфотонные системы?
Подобный подход можно найти и в технологии 3D-печати полимерными прутками (FDM/FFF): некоторые слайсеры позволяют менять параметры наплавления пластика таким образом, чтобы формирование поверхностей и мелких деталей осуществлялось соплом малого диаметра и на малой скорости ради высокого качества, а заполнение внутреннего объема — головкой с широким соплом ради экономии времени.
каким софтом это можно достичь?

я знаю только scli3r если для периметров определить второе сопло или вручную поделить изделие на два пересекающихся, и печатать разными, но высота слоя в этом случае константа (кажется можно задавать кратное n^2 количество слоев для разных но это вопрос исследования)
08.02.19 в 21:53
0
Все слайсеры умеют заполнение вторым соплом. Только крафтварь почему-то не умеет, второе сопло назначается на что угодно, кроме заполнения.
Да, в слике заполнение можно печатать каждый энный слой, очень удобно. Я постоянно ставлю, например, периметры 0,1 и заполнение каждый третий слой, выходит 0,3.
И высота слоя в слике вообще нигде не константа. Включите адаптивный слайсинг, скажем, от 0,05 до 0,3 с точностью 100% и печать заполнения каждый сотый слой. Да, сотый. Или десятый, там неважно уже. Будете приятно удивлены.
Ну и несколько объектов будут слайситься с разными картами высот, а там ещё модификаторы можно накинуть...
07.02.19 в 14:09
0
Я думаю, если реализовать проект, с моей подачи разработанный участниками нашего портала, точность можно достичь сравнимую, с несравнимо меньшими финансовыми затратами :)
07.02.19 в 14:41
0
дайте ссылочку на проект?
07.02.19 в 16:09
0
А, пожалуйста:) Не стесняйтесь добавить свои идеи :)
08.02.19 в 10:09
0
Была у меня похожая идея для технологии селективного лазерного спекания. Нет смыла забивать гвозди микроскопом.
08.02.19 в 19:25
0
Немцы, не верю!!! Они всё и всегда делают в 1/87... На грифеле должна быть щётка, обувная, ну, может стопка... Или, они придумали новый масштаб???
08.02.19 в 20:31
0
Ну так тут смотря от чего отталкиваться. Если брать проекторную стереолиоргафию за один, то нужна мультифотонная литография для масштаба 1:87. Как минимум. Ребята работают, дайте им время. :)
09.02.19 в 02:06
0
Ну этот "замок" поставить на макет в 1/87, как элемент интерьера, или сувенир на камине... Ну много всяких извращений видел на ЖД макетах... Но, всё равно, размер пылинки, будет не читаемым без лупы!!! Ну, ещё осталось поработать над окраской... А так можно уже говорить о нано-механике... Собирать, только, больно муторно будет!!!!
09.02.19 в 13:19
0
Кэп чует, что можно расфокусировать оптику и жарить с низкой точностью крупное, а потом узким пучком обводить точно края. Премию за идею пусть в "зелени" шлют, в их фантики я не верю. Впрочем, и в их благодарность тоже.
Вопрос .....? "зачем?" повис в воздухе. Свистки не прокатят, микрождунов в переходах разве что попытаться горстями продавать.
Да, немцы и немки уже не те... Очередное Сколково, хорошо хоть не у нас.
10.02.19 в 15:10
0
Вопрос зачем не стоит, там в очередь технологии стоят, которым надо, одна печать капиляров из стволовых клеток органов на замену чего стоит. И скорость и точность там ой как критичны!

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Компания Thor3D анонсировала ручной 3D-сканер Calibry

3D принтер Anisoprint Composer A4. Альтернатива 3D печати металлом? Обзор от 3Dtool

Карбон + 3D печать = суперлегкая и компактная штанга для металлоискателя

Космическая компания Relativity Space получила патент на фирменную технологию 3D-печати

Склад Top 3D Shop переехал

Обзор 3D-сканеров Metronor