スタンフォード大学の新しい研究: クロススケールの微細構造を得るための連続液体界面印刷技術の動的最適化

スタンフォード大学の新しい研究: クロススケールの微細構造を得るための連続液体界面印刷技術の動的最適化
この投稿は Coco Bear によって 2022-4-25 22:32 に最後に編集されました。

はじめに: 積層造形においては、高い印刷速度を維持しながら、小さく複雑な 3 次元ポリマー構造を得ることが常に課題となってきました。ミクロン単位の長さのポリマー材料の印刷精度を実現するために、ほとんどの 3D 印刷技術では、印刷速度を犠牲にする印刷方法が使用されています。では、複雑なモデルを迅速かつ正確に印刷することは可能なのでしょうか?スタンフォード大学の研究者たちがその答えを持っています。

2022年4月、アンタークティックベアは、スタンフォード大学の研究者が「30μmピクセルサイズのCLIPベース3Dプリンターの特性とその
これは、「30ミクロンのピクセルサイズを持つCLIPベースの3Dプリンターの特性評価と、動的印刷の最適化によるパフォーマンスの向上」の研究によって達成されました。研究者らは、CLIP印刷システムと動的最適化を組み合わせて、微細な台形マイクロニードルアレイとマイクロラティス構造を迅速に製造しました。具体的な研究内容を見てみましょう。

連続液体インターフェース製造(CLIP)
3D 印刷技術において、連続液体インターフェース印刷 (CLIP) は、高いスケーラビリティ、高い印刷速度、高度な樹脂印刷技術、高精度、物体の表面粗さのより優れた制御を備えた技術です。 CLIP テクノロジーの核となるのは、連続した液体インターフェース、つまりデッドゾーンを作成することです。デッドゾーンは、樹脂の底部にある酸素透過性の高い窓から供給される酸素(光重合阻害剤によって提供)の一定供給によって生成され、維持されます。次に、スライス情報に基づいて光源によって樹脂を硬化させます。 CLIP は他の 3D 印刷技術に比べて大きな利点があります。

△高解像度3Dプリント技術の比較


△実験プロセスと装置の概略図

ダイナミックプリント<br /> 研究者らは、30ミクロンの解像度を持つ連続液体界面生産(CLIP)3D印刷システムを使用して、ポリマーの微細構造を印刷しました。解像度 30 ミクロンの CLIP 3D プリンターのパラメータ制御可能性を調査するために、研究者はまず動的印刷研究を実施し、層ごとに露光時間を変えて印刷効果を観察しました。研究者らは、3D 垂直解像度の実験で、UV 光の強度が固定されている場合、元のデザインに近い印刷結果を得るには露光時間を微調整する必要があることを観察しました。この観察により、研究者は各露光層に最適な露光時間と紫外線強度を割り当てることができ、1 回の印刷でさまざまな幅の支柱を製造できるようになりました (異なるサイズの桁の支柱を同時に印刷できます) 。従来の静的 3D 印刷方法 (すべてのレイヤーに同じ印刷パラメータを使用する) と比較して、動的 3D 印刷では、各レイヤーに最適な印刷パラメータを使用して、下の図のピラミッド印刷モデルのように、元の設計に近い 3D 印刷構造を実現します。

△静的印刷と動的印刷の比較

動的 3D 印刷は印刷性能を大幅に向上させることが実証されており、従来の静的印刷では解決できない 3D 微細構造の微細な特徴を解決できます。 ダイナミック プリンティングは、最終的には「インテリジェント 3D プリンティング」につながり、将来のスマート プリンティングの基礎を築く可能性があります。インテリジェントな印刷プロセス:(1)さまざまな印刷パラメータで樹脂を校正、(2)3D構造のSTL解析アルゴリズム、(3)各レイヤーに自動印刷パラメータを割り当てる

研究者らは、CLIP 技術を 30 ミクロンの解像度を持つ投影レンズ システムと組み合わせることで、2 次元と 3 次元の両方で 30 ミクロンの最小印刷可能特徴を実現できると指摘しています。 1 回の印刷で印刷パラメータを動的に最適化することで、厚さが 1 桁 (25 ~ 200 ミクロン) に及ぶさまざまな張り出した柱をうまく解決することができました。将来のスマート印刷に新たなアイデアを提供します。


△微細構造を持つモデルの印刷

記事リンク: https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.102800


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