科学家利用光线让3D打印速度提高100倍！

ANN ARBOR - 密歇根大学的研究人员表示，与传统的3D打印工艺相比，3D打印的新方法不是逐层构建塑料细丝，而是采用新的3D打印方法，从大桶液体中提取复杂的形状，速度提高100倍。

3D打印可以改变相对较小的制造工作的游戏，生产不到10,000件相同的物品，因为这意味着可以制造物品而不需要花费高达10,000美元的模具。但最熟悉的3D打印形式，有点像用一系列一维线构建3D对象，却无法在一周或两周的典型生产时间尺度上填补这一空白。

“除非你拥有数百台机器，否则使用传统方法是不可行的，”化学工程副教授蒂莫西·斯科特说，他与马克·伯恩斯共同领导了新的3D打印方法的开发。 U-M的Chang工程教授。

他们的方法使用两个灯来固化液态树脂，以控制树脂硬化的位置 - 以及它保持流动的位置。这使得团队能够以更复杂的模式固化树脂。它们可以在单次拍摄中制作3D浅浮雕，而不是在一系列1D线或2D横截面中制作。他们的印刷演示包括格子，玩具船和M座。

“它是有史以来第一台真正的3D打印机之一，”化学工程和生物医学工程教授伯恩斯说。

密歇根大学开发的3D打印新方法使用两盏灯来控制树脂的固化，从而能够以100倍于传统3D打印机打印速度的大桶拉出复杂的形状。图片来源：Evan Dougherty

但真正的3D方法不仅仅是特技 - 必须克服早期增值打印工作的局限性。即，树脂倾向于在光照射的窗口上凝固，在开始时停止打印作业。

通过形成不发生凝固的相对大的区域，可以使用较厚的树脂（可能具有强化粉末添加剂）来生产更耐用的物体。该方法还具有细丝3D打印的结构完整性，因为这些对象在层之间的界面处具有弱点。

“你可以得到更坚韧，更耐磨的材料，”斯科特说。

窗户固化问题的早期解决方案是让氧气通过的窗口。氧气渗透到树脂中并停止窗户附近的凝固，留下一层液体，使新打印的表面被拉开。

但是因为这个间隙只有一块透明胶带的厚度，所以树脂必须非常流畅，以便在部件被拉起时足够快地流入新凝固物体和窗口之间的微小间隙中。这限制了瓮印刷到小型定制产品，这些产品将被相对温和地处理，例如牙科设备和鞋垫。

通过用第二道光替换氧气来停止凝固，密歇根团队可以在物体与窗口毫米厚之间产生更大的间隙，从而使树脂的流动速度提高数千倍。

成功的关键是树脂的化学成分。在传统系统中，只有一种反应。光活化剂可在光线照射的地方硬化树脂。在密歇根系统中，还有一个光抑制剂，它可以响应不同波长的光。

正如目前的还原印刷技术那样，密歇根团队不仅可以控制2D平面中的凝固，而且可以模拟两种光线，使树脂基本上在照明窗口附近的任何3D位置硬化。

U-M已经提交了三份专利申请，以保护该方法的多个发明方面，斯科特正准备成立一家创业公司。

描述这项研究的论文将发表在Science Advances上，标题为“通过体积聚合抑制图案化的快速，连续增材制造”。