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比3D打印還牛?浙江大學(xué)多維打印新方法

3D打印新品
2016
12/23
17:01
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評(píng)論
我們所熟知的增材制造技術(shù)都有哪些呢?比如FDM,SLS,3DP,SLA,DLP等等,據(jù)南極熊了解,最近浙大發(fā)明多維制造新方法,經(jīng)過光“雕刻”的塑料能快速三維成型(其中也用到的是光固化技術(shù)),成型速度是非常之快,南極熊覺得可能是這些增材技術(shù)中最快的一種(可以在幾十秒內(nèi)成型一個(gè)花瓣)。而且這種成型方式有點(diǎn)顛覆了我們對(duì)3D打印的理解,下面我們就詳細(xì)的來了解一下。

其實(shí)南極熊覺得這個(gè)成型方法很像我們傳統(tǒng)制造方法中的”鈑金“,就是制作出一片特定形狀厚度一定板材,然后折彎形成的一個(gè)立體形狀。下面我們來看一下成型過程。
一層薄薄的液體,在投影儀下經(jīng)受光照固化幾秒鐘后,就變成一片塑料。再投進(jìn)熔化的蠟里,幾分鐘之內(nèi),就能“長”成一朵形狀復(fù)雜的蠟質(zhì)玉蘭花。這一奇妙的變化發(fā)生在浙江大學(xué)化學(xué)工程聯(lián)合國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,相關(guān)論文日前發(fā)表在著名國際學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》上。

接下來南極熊和大家一起來看一下這種新的多維制造技術(shù)。

第一步,就是制作打印時(shí)所用的“底片”,就是把液態(tài)樹脂加入到一個(gè)特制的透明盒子里面,在放在設(shè)備的成型平臺(tái)上。


第二步,在特定頻譜的光源下曝光,這個(gè)光的圖形是由我們所有打印的形狀決定,在這一步需要經(jīng)過多次不同圖形的不同時(shí)間的曝光,當(dāng)然這都是由計(jì)算機(jī)來控制的。

曝光以后就可以在“底片”上形成一有一定厚度的平面圖形,我們可以看到這個(gè)樹脂成型以和硅膠類似,非常的柔軟。


第三步,就是放入熔化的蠟中進(jìn)行顯影,其實(shí)就是讓我們打印的這個(gè)圖案根據(jù)上面的紋路進(jìn)行彎曲硬化,其中變形式溶漲和收縮的共同作用,這樣一個(gè)三維的物體就產(chǎn)生了。

△顯影前后對(duì)比

△浙大化學(xué)工程與生物工程學(xué)院謝濤教授
這個(gè)成型方法主要應(yīng)用在薄片狀的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu),速度快而且不需要添加支撐。

浙大化學(xué)工程與生物工程學(xué)院謝濤教授說,材料從二維平面快速變形為三維形狀的秘密,就在那光照的幾秒鐘里。這層液體是一種光固化樹脂,投影儀的光照經(jīng)過精心設(shè)計(jì),在極短的時(shí)間里使這層樹脂的每一個(gè)像素點(diǎn)都獲得不同的光固化結(jié)構(gòu),使之變成塑料,就如同把玉蘭花的“圖紙”用光“雕刻”在上面。不同的光固化結(jié)構(gòu),導(dǎo)致各像素點(diǎn)和熔化石蠟結(jié)合的程度不同,塑料就按照“圖紙”所繪制的那樣,精確地變形為花朵。
據(jù)南極熊了解,這種成型方式選取不同的光固化材料不同的液體相結(jié)合,如某些材料經(jīng)光照射后投入水中,便可以形成相應(yīng)形狀的水凝膠。光的“雕刻”是通過其灰度變化實(shí)現(xiàn)的,背后是一套復(fù)雜的力學(xué)計(jì)算�,F(xiàn)在,不同形狀的“圖紙”已經(jīng)成為一個(gè)個(gè)二維碼,計(jì)算機(jī)讀取后,就能調(diào)節(jié)投影儀射出的光。
南極熊覺得這種多維制造的新方法,有望在某些應(yīng)用場(chǎng)景取代現(xiàn)有的3D打印技術(shù)。3D打印被普遍認(rèn)為能大大影響未來的工業(yè)制造。雖然制造的精度比較差,但是最大的優(yōu)勢(shì)就是超快速。光照時(shí)間少于30秒,甚至僅需4秒,室溫下放在水里,數(shù)分鐘就能變形成三維形狀。相比之下,逐層增材的3D打印完成相同的制造至少需要數(shù)十分鐘,特別是豎直方向上,打印尤其耗時(shí)。

謝濤表示,將超快速多維制造的新方法用于改良失蠟法工藝,將極大提高蠟質(zhì)內(nèi)膜的制造效率,是這一新技術(shù)有望很快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的一大方向。需要本文技術(shù)人員?請(qǐng)加南極熊微信qq392908259�;蛘哧P(guān)注微信公眾號(hào)


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