3D打印新技术:摆脱层层堆叠,实现快速成型

作者: 窗敲雨

来源: 酷炫科学

发布日期: 2019-02-18

本文介绍了一种新的3D打印技术,该技术通过光束照射旋转的树脂原料,实现了一次成型,不仅打印速度快,还能得到表面更加光滑的打印元件。与传统的层层堆叠打印方式相比,这种新技术克服了分层痕迹和打印速度慢的缺点,被比作星际迷航中的“复制机”。

3D打印又有新技术啦~在光束的照射下,我们会看到一个打印零件“凭空浮现”出来,整个过程只需要几分钟时间。这种新技术的突出特点是,它摆脱了3D打印传统的层层堆叠的打印方式,所打印的物体的各个部分可以说是一次成型的。这样不仅打印速度快,而且还能得到表面更加光滑的打印元件。之前常见的3D打印有两种,第一种应该是大家最容易见到的:把原料加热熔化,像挤奶油一样地一层层堆起来。

另一种则是利用光照让液态的树脂原料固化。这种也是一层一层进行固化的。一层层的打印方式有一些缺点,比如说打印出来的东西可能外表还能看到分层的痕迹,而且打印的速度通常也比较慢。而在开头的视频中,我们完全看不到这种分层。这种新技术也利用了类似上面说到第二种的固化原理,旋转的圆筒里装着光固化树脂原料,然后在旋转的同时用一束不断变化形状的光束来照射它,每次的光束都对应着3D模型在一个角度上的投影。

对于圆筒中的某一位置的树脂而言,多角度光照剂量的叠加达到一定量之后,能量就足以引发树脂固化,而如果光照量累积得不够,则树脂还会保持可流动的状态。结果就是,在旋转照射之后,光的叠加正好让树脂固化成了人们想要的形状,其他部分未固化的树脂可以被洗去。研究者们从医院里的CT断层扫描那里获得了设计灵感。

他们表示这种3D打印可以看成是与做CT正好相反的过程:做CT是机器先旋转着拍下一系列不同角度的2维投影,然后把它重建成一个3维影像;而这里的3D打印则是先有3维模型,然后再把它变成不同角度的投影,再用光源把这些2维投影透射到旋转的树脂上。这种方法能快速打印表面光滑的透明树脂小零件,它还可以直接围绕着其他物体进行打印,比如为金属螺丝刀加上一个树脂把手。

因为打印过程看起来有点科幻,人们也把这台3D打印机比作了星际迷航里出的“复制机”(Replicator)。当然,这台“复制机”虽然可以迅速打印一个4厘米高的透明思想者,但它并不能复制出一杯热伯爵茶就是了……

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