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可曾听闻微米级别的船?3D打印技术带你大开眼界

本月月初,荷兰莱顿大学的物理学家运用3D打印技术打印出了世界上最小的船舶,船长仅有30微米,仅比细菌细胞大6倍。

科研人员采用扫描电子显微镜拍摄这艘船,展现其有一个开放的船舱、一个烟囱,甚至于还有小舷窗。特别让人印象深刻的是,整个模型的薄厚仅有人类头发丝直径的三分之一。此项目的科研人员表明,将来期望将其运用于人体内精准靶向的药物输送。

据统计,熔融堆积3D打印可采用的原料类型多样,能够 依据不同需求更改打印设置和硬件附件,更有益于定制化生产,能够 适用大量特殊化场景的采用需求。而光固化3D打印能够 达到0.1毫米的分辨率,而且能够 达到光滑、细致的表面处理,这是熔融堆积3D打印无可比拟的。

新技术让打印精度和速度持续提高

光固化3D打印技术,在“固液结合面”上打印以及逐层堆积的环节中,难免会要产生细微的“涟漪”。这一些“涟漪”很细微,基本上观察不到。之所以能够不干扰打印效果,是由于光固化3D打印的精度离纳米级的精度还有较远的距离。

伴随着研发技术持续提升,3D打印早已顺利运用于航空航天、医疗、建筑、汽车等领域,制造业对零件精度的标准也越来越高。

以双光子3D打印(TPP)为代表的高精度3D打印,因其具备高效率、高精度的明显特点日益备受青睐。

双光子3D打印,又称为双光子聚合光固化成型技术,用到的材料也是光敏树脂。不同点取决于,传统的光固化技术所运用的全是单光子聚合,将一个光子作为基础单位进行吸收。极个别状况下,因为物质中存有特殊的能级跃迁模式,也会出现同时吸收两个光子的状况,这就是“双光子吸收效应”。但仅有在高度聚焦的激光中心部位,才会出现足够高的辐照度来保证 有两个光子同时被吸收。

一般状况下,比较常见的物体如一块玻璃或一杯水,对指定波长的光透过率是一定的,吸收率也是一定的,这一占比并不会伴随着光强度变化而变化。可是双光子吸收效应,却会伴随着光能量密度的增加而加强。

2019年,香港中文大学工程学院机械与自动化工程学系副教授陈世祈及其团队研发了“飞秒投影双光子光刻3D打印”(FP-TPL)技术,将原来打印速度提高了数千至一万倍。据统计,这类技术能够 在与激光束垂直的平面上生成可编程的飞秒光片,用以平行写入。这等同于同时投射数百万个激光焦点,以替代传统的聚焦方法。也就是说,飞秒投影双光子光刻3D打印技术能够 在双光子3D打印技术制造一个点的时间内制造出整个平面,将制造时间由几天减少到几分钟。


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