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Fraunhofer 与Rapid Shape研发无需添加支撑结构的树脂3D打印技术

时间:2017-11-04 20:52 来源:未知 作者:中国3D打印机网 阅读:

    为3D打印零件添加支撑是增材制造设计中的一个环节。支撑结构起到的作用包括支撑零件、防止零件变形等等。无论是粉末床选择性激光熔化金属3D打印技术, 还是SLA/DLP 这样的树脂光固化3D打印技术,在打印中都需要添加支撑。虽然,专业的软件可以辅助设计师合理添加支撑结构,减少打印完成后去除支撑的时间,富有增材制造经验的设计师也会通过合理调整零件的摆放等方式来减少支撑结构。但不可否认的是,即使是少量支撑结构的存在,仍会增加打印成本,并增加3D打印零件的后处理时间。

     德国Fraunhofer 研究所(Fraunhofer ILT)和Rapid Shape公司,研发了一种3D打印技术“TwoCure”,通过该技术可以在无需添加支撑结构的情况下打印出塑料零件,有望进一步提升树脂3D打印的效率。

“冷”“热”结合实现无支撑的树脂3D打印

     Fraunhofer 研究所表示,”TwoCure”是一种通过光与冷相互作用形成零件的工艺,该工艺与已广泛使用的光固化 3D打印技术非常类似,也是通过光刻曝光使光敏树脂材料逐层固化。

      基于”TwoCure” 技术的3D打印设备与Rapid Shape 公司制造的其他3D打印系统类似,由LED照明单元根据零件的几何形状照射树脂材料, 就像使用投影仪一样,图像投射到树脂池中,聚合物在被照亮的区域变硬。其他区域的树脂最初保持液态。

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“TwoCure”技术3D打印的树脂双连环,无需添加打印支撑结构
图片来源: Fraunhofer ILT & Rapid Shape GmbH.

不同的是,在”TwoCure” 3D打印过程中,在温暖的光的照射下,打印零件被固化。 同时,冷却的空间使逐层创建的热固性组分与树脂一起冻结成块状,就像蜡一样。用户随后可以在室温下将其液化,使得这种类似于支撑结构的材料排出,3D打印零件只需简单清洁和后期固化即可。由于打印过程中发生了两次固化,所以该技术被命名为”TwoCure” 。

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液化熔解使被冷冻固化的“支撑部分”排出
图片来源: Fraunhofer ILT & Rapid Shape GmbH.

“TwoCure” 3D打印技术是德国联邦经济与能源部资助的中小企业(ZIM)项目创新计划的一部分科研成果。在TwoCure 技术诞生之前,由于树脂材料的结构脆弱,如果在打印时不添加支撑结构则会产生倒塌。 Rapid Shape公司技术总监Andreas Geitner表示,添加支撑结构会对用户应用3D打印技术造成困扰,因为他们需要对CAD模型进行额外的准备,并花费更多时间进行零件的后处理。而”TwoCure” 3D打印技术,在打印时不仅不需要添加支撑结构,该技术具有更高的效率。

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图片来源: Fraunhofer ILT & Rapid Shape GmbH.

通过TwoCure 技术, 打印零件不是与工作台接触的,而是在整个打印区域中“悬浮” 着。Fraunhofer 的项目经理Holger Leonards表示,这一打印方式使整体构建区域的使用效率更高,每次3D打印都可以创造出更多的零件。

“TwoCure” 3D打印技术中的材料和光化学工艺是由Fraunhofer 开发的,Rapid Shape 公司则负责在材料和工艺的基础上形成3D打印系统。目前,第一个样机已经制造完成,不久将准备进行批量生产。该设备已经通过了珠宝制造模型的应用测试。这也意味着,珠宝制造商如使用”TwoCure” 3D打印技术制造珠宝首饰铸造用的模型,则无需添加支撑结构,也无需花费精力去除这些支撑结构。

(责任编辑:中国3D打印机网)