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光固化创新突破:一种无支撑多材料成型方法

2018-10-11 17:23:10·  来源:3D打印技术参考
   
光固化技术是最早应用成功的3D打印技术,经过近30年的发展,光固化树脂材料越来越丰富、性能越来越好,设备成型尺寸及稳定行都得到质的提升,然而近些年来的发展似乎变得缓慢,尤其是在工艺和应用方面。随着SLS技术的快速发展,传统光固

光固化技术是最早应用成功的3D打印技术,经过近30年的发展,光固化树脂材料越来越丰富、性能越来越好,设备成型尺寸及稳定行都得到质的提升,然而近些年来的发展似乎变得缓慢,尤其是在工艺和应用方面。随着SLS技术的快速发展,传统光固化的应用市场受到了不同程度的挑战。

如今光固化也不再单单是指SLA技术,尤其衍生出来的DLP、polyjet、LCD技术在各自细分领域各有用途。然而无一例外的,光固化技术在进行零件打印时都需要支撑,都需要与构建板相连,这在我们看来已经是很正常的事情。可是光固化能不能像SLS那样,既不加支撑,零件还可以相互堆叠着摆放呢?这样后处理就会很方便,一次成型的零件会更多,连前期零件处理都可以省了。Fraunhofer总是能给我们意想不到的惊喜。

Fraunhofer开发无支撑光固化方法

2017年11月,Fraunhofer爆出正在开发无支撑光固化方法,当时引起的影响不算大,但近日,基于该工艺的原型机已经推出。这种无需支撑的新型光固化工艺被称为TwoCure,目前来看,是基于DLP的成型方法。

 

TwoCure原型机

TwoCure是一种将液态树脂逐层打印到预先固化的树脂上的过程:投影仪将零件截面图案投射到液体树脂中将其固化,其他区域通过冷却固化,这使得打印的零件被包裹在固化树脂中,因此零件既不需要支撑也无需连接在基板上。

光与冷的相互作用

来自亚琛的开发人员巧妙的采用了光与冷之间相互作用,通过曝光实现树脂的不可逆化学成型,而温度控制则实现了周围材料的物理 “冻结”,这些凝固的树脂是如蜡一样在室温下可以液化,从而将零件释放。3D打印的零件只需简单清洁和后固化即可。

TwoCure原理示意图

正是这种混合技术促使研究人员将过程称为“TwoCure”,目前开发的原型机可以提供1升容量,横向分辨率约50μm。从图中看出,该公司突破了对于当前DLP打印高度的限制。该技术对于生产多种单个小塑料组件或小批量多达1,000件的公司具有吸引力。在未来,可以使用这种技术在一台机器上每天生产数百件零件,无论是用于助听器的耳模、珠宝制造的模具,还是小批量的塑料部件。

关于多材料的猜想

更为具体的技术细节,Fraunhofer并未透露,但通过公布的图片笔者猜测这项技术并不是如文中所述的那样简单。

  

从上图我们可以看出,凝固的树脂是红色,而打印的零件实为银色,难道树脂固化后变了颜色?!

 

这幅图被称作“TwoCure处理室,带分配单元和UV光引擎”,笔者的疑问出在红色树脂包裹着银色零件,而上图的分配单元又说明了什么问题?难道是真正用于零件成型的树脂是另外分配上去的?!

这种DLP的成型方式应该采用的是上曝光,因此笔者猜想,是否用于支撑的树脂,仅仅是支撑树脂,用于打印的树脂采用了分配单元。那么这种方法与stratasys的polyjet又有什么优势,后者的支撑材料也是可溶性的。

另一个疑惑是,如何保证构建板上方的支撑树脂固化,而构建板下方的不固化呢?