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Nature突破性成果:交叉照相体积光固化3D打印,精度高达25微米

X交叉光片照相体积3D打印技术原理

△X交叉光片照相体积3D打印样品,物体直接在树脂槽中凝固完成

在一缸树脂中,应用两种不同波长的射线。第一波长“激活”一个区域,然后第二个相交的波长会导致被激活的树脂聚合凝固。或者是可以抑制聚合!

究竟是如何运作?事实证明,xolo的方法是将“射线光片”投射到透明树脂桶中。“ Sheets”似乎很像一个层,但是有很多不同的角度,并不像其他3D打印过程那样依靠堆叠来3D打印对象。一定厚度的矩形光照射一定体积的粘性树脂。选择光的波长来激活被称为双色光引发剂(DCPIs)的分子,通过切割分子主链上的一个分子环来激活;这个反应只发生在光圈内。

第二束光投射出3D对象的切片图像,引发树脂材料凝固。第二束的波长与第一束不同,任何被激发的DCPI分子都会引发树脂聚合,使薄片固化。然后,树脂相对于光片的位置移动,光片是固定的。这改变了光片在树脂中的位置,因此激活和诱发过程可以在一个新的位置重新开始,从而一片片地构建对象。投影机处于固定位置,同时旋转大桶以呈现不同的视图。

科学家们解释:“正交布置的投影仪产生第二波长的光,并将3D模型的截面图像聚焦到光片平面中。只有处于激活状态的引发剂分子吸收投影仪的光,并导致电流层聚合。通过在固定体积的光学装置同步移动树脂槽期间,投射黑白图像的视频,可以连续制造3D模型零件。”

“光薄片”方法可确保任何特定的体素在整个过程中,仅暴露于固化光一次。这将使打印结果具有非常高的准确性,因为投影时光学系统已调整为呈现0.021毫米见方的像素。

△X交叉光片照相体积3D打印机核心组成模块

激光系统:405nm的二极管激光器转换为激光线,并通过透镜准直,生成均匀的薄光片。薄光片的厚度决定z轴分辨率。

投影机:从要创建的3D模型获得的切片图像的视频将显示并聚焦到光片中。当容器离开投影机时,投影机会发出可见光并保持焦点。x和y方向上的分辨率取决于投影仪的分辨率和所需的物体尺寸。

X线照相:交叉光束(x)产生整个物体(整体)。称其为X线照相术。特定波长的光片会激活光引发剂的薄层。正交布置的投影仪将3D模型的截面图像发射到光片中。只有引发剂分子吸收光并开始聚合。投影与移动的树脂体积和缩放同步,从而实现3D打印。

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