26 juli 2023 (Nanowerk Nieuws) In de afgelopen tien jaar hebben 3D-printtechnologieën ongekende ontwikkelingen en veranderingen doorgemaakt. Ze maken het nu mogelijk om snel en tegen zeer concurrerende kosten complexe driedimensionale objecten te fabriceren. Het maakt 3D-printers bijzonder aantrekkelijk en relevant voor verschillende gebieden, waaronder de lucht- en ruimtevaartindustrie of medische apparaten. Tot voor kort berustte het paradigma in op licht gebaseerd 3D-printen of Additive Manufacturing (AM) voornamelijk op het gebruik van een vat met vloeibare fotopolymeerhars. Een ultraviolette (UV) lichtstraal hardt de hars laag voor laag uit, terwijl een platform het te maken object naar beneden beweegt nadat elke nieuwe laag is uitgehard. Het UV-licht wordt rastergescand om de hars punt voor punt te laten stollen of flitst op de hars om de hele laag in één keer uit te harden. Vanwege de laag-voor-laag aard van het printproces, hebben deze op licht gebaseerde AM-technieken grote geometrische beperkingen en doorvoerbeperkingen. In een nieuw artikel gepubliceerd in Licht: geavanceerde productie ("Volumetrische helical additive manufacturing"), heeft een team van wetenschappers onder leiding van professor Christophe Moser van Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne een nieuwe techniek ontwikkeld om de kwaliteit van 3D-geprinte items te verbeteren zonder de geprojecteerde patronen te vergroten.
Verhoging van het aantal afgedrukte voxels gegenereerd uit dezelfde DMD. a Conventionele tomografische volumetrische additive manufacturing. b Tomografische volumetrische spiraalvormige additive manufacturing. Schaalbalken: 10 mm. In de afgelopen jaren zijn verschillende volledig Volumetric Additive Manufacturing (VAM)-technologieën opgekomen die afstand nemen van de laag-voor-laag-benadering. Fotopolymerisatie met twee fotonen vertegenwoordigt de state-of-the-art van volumetrisch printen met licht. Het maakt de fabricage van objecten op microschaal mogelijk met een laterale resolutie van 100 nm en een axiale resolutie van 300 nm. Dit proces is echter traag, met een afdruksnelheid van slechts 1–20 mm3/h en vereist dure femtoseconde laserbronnen. Uiteindelijk bepaalt de optische resolutie van de printer de haalbare gedrukte voxelgrootte. In DLP en tomografische VAM wordt de optische resolutie op zijn best bepaald door de kenmerken van de modulator die wordt gebruikt om licht te modelleren, namelijk de DMD. Het onderzoeksteam gebruikte een DLP7000-chip van Texas Instruments met op het oppervlak Nx × Ny = 768 × 1024 microspiegels gerangschikt in een rechthoekige reeks die 8-bits beelden kunnen weergeven. Het DMD-beeld wordt vergroot met een factor 1.66 in het optische systeem van het team. Het resulterende patroon op de flacon is 1.74 cm x 2.33 cm met een resolutie van 23 µm. De enige manier om de grootte van de geprinte objecten te vergroten zonder de resolutie in gevaar te brengen, is door de DMD voor de flacon te verplaatsen of vice versa. Het team stelde voor om het monster rond de lichtstraal te bewegen met een spiraalvormig traject. Ze toonden aan dat de zijdelingse afdrukbare grootte kon worden verdubbeld zonder de resolutie in gevaar te brengen door de optische as niet te centreren ten opzichte van de rotatieas van het fotoharsvat. Samen vergroten deze twee trucs het aantal bouwstenen in de vial met een factor tot 12. De beschikbare gedrukte voxels worden gebruikt om grotere objecten tot 3 cm × 3 cm × 5 cm in enkele minuten te printen. Het onderzoeksteam heeft een roterende en een lineaire translatiefase gecombineerd om het glazen flesje met de fotoresist in een spiraalvormige beweging te plaatsen. De onderzoekers wezen erop dat niet alle hars in één keer wordt verlicht, zoals bij conventionele tomografische VAM. Bij VHAM is de hele hars pas volledig geëxciteerd na één volledige cyclus. Er zijn enkele overlappende gebieden tussen de patronen, zodat na een bocht de onderste en bovenste delen samenvallen. De grootte van de overlapping wordt nauwkeurig afgesteld door de rotatiesnelheid van de libel aan te passen aan de verticale beweging van het vertaalplatform, wat essentieel is om de continuïteit van de geprinte objecten te waarborgen. Het team heeft een proof-of-concept gepresenteerd van een nieuwe op licht gebaseerde techniek voor het volumetrisch printen van objecten op multicentimeterschaal. Het bouwt voort op tomografische VAM om het aantal afdrukbare voxels aanzienlijk te vergroten, terwijl hetzelfde lichtmodulerende apparaat voor projectie behouden blijft en zonder al te veel afbreuk te doen aan de afdrukresolutie. Dit werd bereikt door de lichtmodulator uit het midden te plaatsen en de hars continu verticaal langs de van een patroon voorziene lichtstraal te verplaatsen. Deze eenvoudige aanpassingen kunnen eenvoudig worden aangebracht op bestaande tomografische printers en openen nieuwe mogelijkheden voor fabricage met hoge resolutie en hoge snelheid van objecten met een grootte tot 3 cm × 3 cm × 6 cm. Spiraalvormige tomografische VAM kan daarom aantrekkelijk zijn voor toepassingen op gebieden waar objecten op cm-schaal afzonderlijk moeten worden vervaardigd, zoals in de tandheelkundige industrie, hoewel de resolutie moet worden verbeterd om aan de huidige eisen van de industrie te voldoen.
Verhoging van het aantal afgedrukte voxels gegenereerd uit dezelfde DMD. a Conventionele tomografische volumetrische additive manufacturing. b Tomografische volumetrische spiraalvormige additive manufacturing. Schaalbalken: 10 mm. In de afgelopen jaren zijn verschillende volledig Volumetric Additive Manufacturing (VAM)-technologieën opgekomen die afstand nemen van de laag-voor-laag-benadering. Fotopolymerisatie met twee fotonen vertegenwoordigt de state-of-the-art van volumetrisch printen met licht. Het maakt de fabricage van objecten op microschaal mogelijk met een laterale resolutie van 100 nm en een axiale resolutie van 300 nm. Dit proces is echter traag, met een afdruksnelheid van slechts 1–20 mm3/h en vereist dure femtoseconde laserbronnen. Uiteindelijk bepaalt de optische resolutie van de printer de haalbare gedrukte voxelgrootte. In DLP en tomografische VAM wordt de optische resolutie op zijn best bepaald door de kenmerken van de modulator die wordt gebruikt om licht te modelleren, namelijk de DMD. Het onderzoeksteam gebruikte een DLP7000-chip van Texas Instruments met op het oppervlak Nx × Ny = 768 × 1024 microspiegels gerangschikt in een rechthoekige reeks die 8-bits beelden kunnen weergeven. Het DMD-beeld wordt vergroot met een factor 1.66 in het optische systeem van het team. Het resulterende patroon op de flacon is 1.74 cm x 2.33 cm met een resolutie van 23 µm. De enige manier om de grootte van de geprinte objecten te vergroten zonder de resolutie in gevaar te brengen, is door de DMD voor de flacon te verplaatsen of vice versa. Het team stelde voor om het monster rond de lichtstraal te bewegen met een spiraalvormig traject. Ze toonden aan dat de zijdelingse afdrukbare grootte kon worden verdubbeld zonder de resolutie in gevaar te brengen door de optische as niet te centreren ten opzichte van de rotatieas van het fotoharsvat. Samen vergroten deze twee trucs het aantal bouwstenen in de vial met een factor tot 12. De beschikbare gedrukte voxels worden gebruikt om grotere objecten tot 3 cm × 3 cm × 5 cm in enkele minuten te printen. Het onderzoeksteam heeft een roterende en een lineaire translatiefase gecombineerd om het glazen flesje met de fotoresist in een spiraalvormige beweging te plaatsen. De onderzoekers wezen erop dat niet alle hars in één keer wordt verlicht, zoals bij conventionele tomografische VAM. Bij VHAM is de hele hars pas volledig geëxciteerd na één volledige cyclus. Er zijn enkele overlappende gebieden tussen de patronen, zodat na een bocht de onderste en bovenste delen samenvallen. De grootte van de overlapping wordt nauwkeurig afgesteld door de rotatiesnelheid van de libel aan te passen aan de verticale beweging van het vertaalplatform, wat essentieel is om de continuïteit van de geprinte objecten te waarborgen. Het team heeft een proof-of-concept gepresenteerd van een nieuwe op licht gebaseerde techniek voor het volumetrisch printen van objecten op multicentimeterschaal. Het bouwt voort op tomografische VAM om het aantal afdrukbare voxels aanzienlijk te vergroten, terwijl hetzelfde lichtmodulerende apparaat voor projectie behouden blijft en zonder al te veel afbreuk te doen aan de afdrukresolutie. Dit werd bereikt door de lichtmodulator uit het midden te plaatsen en de hars continu verticaal langs de van een patroon voorziene lichtstraal te verplaatsen. Deze eenvoudige aanpassingen kunnen eenvoudig worden aangebracht op bestaande tomografische printers en openen nieuwe mogelijkheden voor fabricage met hoge resolutie en hoge snelheid van objecten met een grootte tot 3 cm × 3 cm × 6 cm. Spiraalvormige tomografische VAM kan daarom aantrekkelijk zijn voor toepassingen op gebieden waar objecten op cm-schaal afzonderlijk moeten worden vervaardigd, zoals in de tandheelkundige industrie, hoewel de resolutie moet worden verbeterd om aan de huidige eisen van de industrie te voldoen.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. Automotive / EV's, carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- BlockOffsets. Eigendom voor milieucompensatie moderniseren. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/news2/gadget/newsid=63405.php
