In plaats van plastic filamenten laag voor laag op te bouwen, een nieuwe benadering van 3D-printen tilt complexe vormen tot 100 keer sneller uit een vat met vloeistof dan conventionele 3D-printprocessen, Dat hebben onderzoekers van de Universiteit van Michigan aangetoond.

3D-printen kan het spel veranderen voor relatief kleine productietaken, minder dan 10 produceren, 000 identieke artikelen, omdat het zou betekenen dat de objecten kunnen worden gemaakt zonder dat er een mal nodig is die meer dan $ 10 kost, 000. Maar de meest bekende vorm van 3D-printen, wat een beetje lijkt op het bouwen van 3D-objecten met een reeks 1D-lijnen, is niet in staat geweest om die leemte op te vullen met een typische productietijdschaal van een week of twee.

"Met conventionele benaderingen, dat is niet echt haalbaar tenzij je honderden machines hebt, " zei Timothy Scott, U-M universitair hoofddocent chemische technologie die samen met Mark Burns de ontwikkeling van de nieuwe 3D-printbenadering leidde, de TC Chang Professor of Engineering aan de U-M.

Hun methode stolt de vloeibare hars met behulp van twee lampen om te bepalen waar de hars uithardt - en waar het vloeibaar blijft. Hierdoor kan het team de hars in meer verfijnde patronen laten stollen. Ze kunnen een 3D-bas-reliëf maken in een enkele opname in plaats van in een reeks 1D-lijnen of 2D-dwarsdoorsneden. Hun drukdemonstraties omvatten een rooster, een speelgoedboot en een blok M.

"Het is een van de eerste echte 3D-printers ooit gemaakt, " zei Brands, hoogleraar chemische technologie en biomedische technologie.

Maar de echte 3D-aanpak is niet zomaar een stunt - het was nodig om de beperkingen van eerdere inspanningen voor het afdrukken van btw te overwinnen. Namelijk, de hars heeft de neiging te stollen op het raam waar het licht doorheen schijnt, de afdruktaak stoppen zodra deze begint.

Door een relatief groot gebied te creëren waar geen stolling optreedt, dikkere harsen - mogelijk met versterkende poederadditieven - kunnen worden gebruikt om duurzamere objecten te produceren. De methode verbetert ook de structurele integriteit van 3D-printen met filament, omdat die objecten zwakke punten hebben op de interfaces tussen lagen.

"Je kunt veel harder worden, veel slijtvastere materialen, ' zei Schot.

Een eerdere oplossing voor het stollingsprobleem op het raam was een raam dat zuurstof doorlaat. De zuurstof dringt in de hars en stopt de stolling bij het raam, waardoor een vloeistoffilm achterblijft waardoor het nieuw bedrukte oppervlak kan worden weggetrokken.

Maar omdat deze opening ongeveer zo dik is als een stuk transparante tape, de hars moet erg vloeibaar zijn om snel genoeg in de kleine opening tussen het nieuw gestolde object en het raam te stromen als het onderdeel omhoog wordt getrokken. Dit heeft btw-afdrukken beperkt tot kleine, op maat gemaakte producten die relatief voorzichtig worden behandeld, zoals tandheelkundige apparaten en inlegzolen voor schoenen.

Door de zuurstof te vervangen door een tweede licht om het stollen te stoppen, het Michigan-team kan een veel grotere opening tussen het object en het raam produceren - millimeter dik - waardoor hars duizenden keren sneller kan stromen.

De sleutel tot succes is de chemie van de hars. In conventionele systemen, er is maar één reactie. Een fotoactivator verhardt de hars overal waar licht schijnt. In het systeem van Michigan, er is ook een fotoremmer, die reageert op een andere golflengte van licht.

In plaats van alleen de stolling in een 2D-vlak te beheersen, zoals de huidige btw-druktechnieken doen, het Michigan-team kan de twee soorten licht een patroon geven om de hars uit te harden op vrijwel elke 3D-plaats in de buurt van het verlichtingsvenster.

U-M heeft drie octrooiaanvragen ingediend om de vele inventieve aspecten van de aanpak te beschermen, en Scott bereidt zich voor om een ​​startend bedrijf te starten.

Een paper waarin dit onderzoek wordt beschreven, zal worden gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , getiteld, "Snel, continue additieve productie door patroonvorming van volumetrische polymerisatieremming."