微纳3d金色金属材质参数3D打印技术应用:AFM探针

原标题:NIST新技术能够精确测量聚匼物加工过程改善SLA 3D打印性能

  [据3ders网站2018年11月22日报道] 美国国家标准技术研究院(NIST)研发了一种被称为“样品耦合共振光流变学(SCRPR)”的新型基于光的原子力显微镜(AFM)技术,新技术将AFM和立体光固化成型(SLA)技术相结合可精确测量3D打印机中树脂和凝胶光固化过程的聚合反应。

SLA 3D打印机可快速地将树脂材料进行固化打印出来的部件看起来近乎完美,但在分子层面固化过程中极小的不一致性将会影响打印件的粅理特性,使其变得更脆或不致密NIST研发的新技术可解决这些问题,它可以观察并分析树脂固化过程中单个体素的细微变化体素是三维涳间的体积最小单位,类似于二维空间的像素

研究人员表示,SCRPR技术的测量精度达到亚微米空间分辨率和亚毫秒时间分辨率这比传统的測量技术要小数千倍且速度更快。使用该方法研究聚合物的加工过程可精确收集关键数据,以优化树脂材料的物理特性和化学特性以忣提高材料的固化时间。通过在商用树脂测试该技术研究人员发现液-固时间已缩短至12毫秒。

研究人员通过改进商用AFM探针以使用紫外激光茬探针与样品的接触位置形成聚合物并在聚合过程中跟踪测量两个值:共振频率和能量消耗,然后用数学模型分析这些数据指标以确萣材料的特性,如刚度和阻尼聚合过程可通过共振频率的增加来表示,并且构建单个体素的形貌图实现聚合变化的可视化

NIST应用化学与材料部的项目负责人表示,这项技术不仅对3D打印行业有价值光学和涂料领域的公司也希望寻求合作和研究材料特性。一些3D打印公司花费夶量资金进行研发以使他们的机器快速精准的固化树脂。SLA技术是目前最快的3D打印类型之一通过SCRPR技术将其在技术和方法上改进,将会推動3D打印进入下一个高速发展时代(北方科技信息研究所 王召阳)

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原标题:难怪融资8700万摩方材料微纳3D打印精度500纳米

对于3D打印这种累加材料的制造方式,是不是制造越小的东西越能体现3D打印的优势呢如今,3D打印成型技术正在朝着两个極端方向发展一个方向是成型尺寸越来越大,例如2017年10月14日南极熊报道了苏州西帝摩发布全球最大SLM3d金色金属材质参数3D打印机成型尺寸可達750x750x500mm,而正在研发的6激光器设备成型面积甚至达2x2m;而另一个方向是制造尺寸越来越小的模型这就不得不提一家来自深圳的微纳尺度的3D打印公司——摩方材料。

△摩方材料3D打印的3mm高埃菲尔铁塔有清晰的细节

据南极熊了解,传统的3D打印技术只能打印大尺寸的模型但精度有限洏可以达到纳米精度的双光3D打印技术成型尺寸却无法超过0.3mm*0.3mm,深圳摩方材料的3D打印技术突破了超高精度&大幅面的世界性技术难题是国内目湔唯一一家可以实现大尺寸微纳尺度3D打印的公司,南极熊在2017年10月20日上海举办的第二届SAMA国际论坛上看到了他们所3D打印的微纳尺度模型

△如果离得远一些,几乎看不到这个埃菲尔铁塔

而实际上在如此小的尺寸范围内,仍然保持了埃菲尔铁塔的模型细节这在摩方材料诞生之湔是不可想象的,因为常规的FDM、SLA、DLP、SLS、SLM等技术工艺均无法实现

△3mm高3D打印埃菲尔铁塔模型细节

2017年8月18日,深圳摩方材料完成6000万元A轮融资深創投领投。此前摩方材料已在2016年6月获得来自松禾资本、移盟资本、光之华基金的2700万元天使轮融资。

埃菲尔铁塔只是摩方技术水平的一种體现而实际上他们已经使用PμLSE(面投影微立体光刻)技术制造了更多不同应用的产品。

△运用到微流控件上的3D打印组织模型

△摩方材料3D咑印的血管支架由复杂的网格组成,网格线的粗细在97微米-185微米如此复杂的3D打印血管支架目前只有美国顶级高校和摩方的设备可以做,該血管支架可以使用摩方推出的精度为10微米、型号为P140的打印设备直接完成

△这些用光敏树脂打印的复杂立体结构,在保持结构强度的情況下有效减重可以在设计软件中进行参数化设计,更改桁架结构的连接方式实现不同的力学性能。

△摩方3D打印精密接插件在接插件Φ间有0.3mm外径,壁厚25微米的孔传统工艺完全无法制造。目前精密接插件在精密电子行业(手机、笔记本、精密仪器等)用途非常广泛也被称作连接器。

△由于摩方材料所打印的模型均为小尺寸范围内的精细结构所以使用相机或者手机很难拍摄到其细节,甚至用眼都看不清细节但是通过SEM(扫描电子显微镜)则可以清晰的看到其内部结构,此时才能更加凸显出摩方材料的技术水准左下角的标尺为100微米,這是octet truss结构(一个典型的力学模型)模型尺寸为:0.8mm*0.8mm*3mm。

△进一步放大观察倍数可以更清晰的看到其表面和内部结构

△通过图片上的标注可鉯看出,在这块0.8mm*0.8mm*3mm的模型表面上分布着65.2微米*66.9微米的孔,而孔壁厚度仅为10.9微米和10.5微米目前,在全球所有的3D打印技术中只有摩方技术及德國双光子技术,打印的样件能用SEM来检测和表征“精度”和“粗糙度或光滑度”

另一个非常重要的突破是摩方材料通过3D打印的技术制造出了咣学透镜2017年9月2日,摩方材料宣布与北京同仁医院-国家眼科诊断与治疗设备工程技术研究中心签署战略合作协议共同创立“国家眼科笁程中心-摩方-光学镜片微纳3D打印技术联合实验室”,致力于微纳尺度3D打印光学镜片的开发和应用以求填补我国眼科治疗设备研发与制造嘚技术空白,共同攻克该领域的科研难题

制造出这些令人惊艳的产品的就是摩方材料自主研发的PμSL(面投影微立体光刻)技术3D打印机 nanoArchTM-P110(2微米,单材料系统)、nanoArchTM-P120(500纳米多材料系统)、nanoArchTM-P140(10微米精度)。

Metamaterials)的报告介绍了其团队在微纳尺度3D打印领域所作出的技术突破及应用情况,這些成果发表了2篇Nature、3篇Science以及很多高端的学术论文并且已经开始在产业化服务前沿制造。

△摩方材料首席科学家方绚莱教授

△方绚莱团队茬微纳尺度3D打印系统方面的工作进程

随着这项3D打印技术在中国落地必将为国内的精密加工、复杂光学镜片、微流控制件、高温陶瓷、4D打茚、人造生物组织工程、航空航天等领域带来新的全新的解决方案。举一个具体一点的例子:未来某一天当你需要佩戴一副272度的眼镜时伱不再需要纠结选择250度还是300度的镜片,因为摩方材料可以为你3D打印定制272度的镜片

如果你对摩方材料的微纳3D打印技术感兴趣,或者想找摩方材料合作请联系南极熊微信:xiong3dp

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