一滴式连续3D打印可以从一滴树脂中制成物体

时间：2020-10-16 08:20 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

        中国3D打印网10月16日讯，来自我国科学院大学，中国科学院和麻省理工学院的研究人员在《自然通讯》上发表了一篇论文，描述了对连续数字光处理（cDLP）3D打印技术的有趣研究。尽管该技术能够像其他cDLP方法一样以无层方式进行3D打印，但仅使用一滴光敏聚合物树脂就可以实现3D打印。
        作者注意到通过cDLP将过多的树脂用于3D打印对象，因此作者着手设计一种在材料上更有效的3D打印过程。研究小组指出，在cDLP以及传统的DLP和立体平版印刷中，残留的树脂残留在印刷部件上，因此需要清洗步骤。用于填充料桶或粘附在最终部件上的不必要的树脂不仅会浪费材料，还会限制打印分辨率并增加成本。
      受收集和滴落水球的荷花和水罐植物的启发，研究人员开发了一种使用类似的“三相接触线（TCL）”动力学进行操作的技术。将一滴树脂沉积在固化界面上，并在下方连续投射紫外线。同时，位于固化界面上方的铝质印刷床与每个印刷层一起从印版上抬起。

一滴连续3D打印技术的示意图。
因为固化界面使粘附在其上的树脂量最小化，所以在打印过程中树脂滴的TCL会减小。这仅会使打印零件所需的树脂粘在床上。研究人员使用这种技术制作了一个24毫米长的圆柱形网格结构，其湿树脂利用率为99.6％。
然后，研究小组修改了印刷床以确定对印刷品TCL的影响，并假设改变其表面特性可以降低印刷过程中的表面能，从而进一步控制粘附在印刷床上的树脂量。为此，他们尝试了“氟化石英（F-石英）基材，基于蜡烛烟灰的超两性基材和注入润滑剂的聚二甲基硅氧烷（S-PDMS）光滑基材”。使用F石英时，人们认为材料上的微米/纳米级结构会更有效地捕获空气，从而减少表面能并排斥湿润。与其他相比，尽管光滑的表面会导致较低的表面张力。由于使用F-quart和超两性基材打印对象时出现的问题，研究人员确定S-PDMS基材效果最好。

使用连续的一滴3D打印技术对各种牙科对象进行3D打印。
接下来，他们将一滴法与传统的DLP 3D打印进行了比较，两者均使用S-PDMS涂层基材。研究小组确定，一滴技术显示出湿物料利用率为98.6％，净物料效率为92.5％，而传统DLP则为87.5％和66.7％。
据中国3D打印网了解，为了进一步证明连续一滴3D打印的可能性，研究人员3D打印了通过牙科CT扫描获得的牙齿模型。他们还印刷了臼齿，门牙和犬牙冠，因此得出结论：“一滴3D打印可以通过适当调整固化界面属性，将液态树脂滴完全转变为具有高材料利用率的定义结构，从而节省了宝贵的油墨并提供按需3D打印参考。”

Carbon首先通过将自己的cDLP技术推向市场来撼动DLP 3D打印的世界，从而实现比以往更快的打印时间，各向同性的物理特性以及工程级材料的使用。通过将cDLP缩放到前所未有的大小，Azul 3D可能会进一步扩大空间。现在，人们不得不怀疑连续一滴3D打印对cDLP的影响。当然，这项研究尚需时日才能走出实验室，但是一旦这样做，我们可能会看到废物减少方面的新进展。

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