Исследователям удалось 3D-печать широкого и разнообразного множества объектов с использованием полимеров. Тем не менее, было трудно точно определить, как полимер будет работать во время процесса, что часто приводит к большому количеству проб и ошибок в поиске точности при создании 3D-печатной части. Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) разработали решение этой проблемы с использованием метода атомно-силовой микроскопии на основе света (AFM), называемого фоторелеодинамикой с образцовой связью (SCRPR). Процесс может измерять, как и где свойства полимерного материала изменяются в реальном времени в самых малых масштабах во время процесса отверждения, тем самым улучшая исход 3D-печатных полимеров.
Измерение единого Вокселя
«Впервые мы можем измерить реологические свойства в объемах, намного меньших, чем один воксель — самый маленький печатный блок — и с временным разрешением намного быстрее, чем реакция полимеризации», — пояснил Джейсон Килгоре, руководитель проекта в Отделе прикладных химических веществ и материалов NIST. «Это позволяет нам отображать полимеризацию как во времени, так и в пространстве», — сказал он в пресс-релизе NIST.
До сих пор было загадкой, что происходит с механическими и текущими свойствами полимера во время процесса отверждения в масштабе одного воксела, который представляет собой трехмерную единицу объема, подобную пикселю на цифровой фотографии. С помощью этой тайны исследователи могут достичь лучших 3D-печатных деталей, сказал Килгор
«3D-печать довольно уникальна по сравнению с другими процессами фотополимеризации, поскольку лечение происходит при быстрых временных масштабах и очень малых масштабах длины», — пояснил он. «Это позволяет создавать множество сложных явлений, которые в идеале должны быть компенсированы или использованы, если мы хотим достичь наивысшей производительности в кратчайшие сроки», — добавил он.
| В новом методе, разработанном исследователями NIST, они могут использовать SCRPR для измерения изменений во всех критических данных для сбора данных для оптимизации обработки материалов, от биологических гелей до жестких смол. Метод, который исследователи продемонстрировали с использованием двух материалов, работает путем объединения AFM со стереолитографией, использования светоотражающих фотореактивных материалов от гидрогелей до усиленных акриловых красок, говорят исследователи в пресс-релизе. Исследователи опубликовали статью о своей работе в журнале Small Methods . Первыми исследователями материала была полимерная пленка, которую они трансформировали светом из резины в стакан. В этом примере они обнаружили, что процесс и свойства отверждения зависели от мощности и времени воздействия, а также были пространственно сложными, что подтвердило необходимость быстрого измерения с высоким разрешением. Второй материал представляет собой коммерческую 3D-печатную смолу, которую исследователи превратили из жидкости в твердую форму за 12 миллисекунд. Команда обнаружила, что повышение резонансной частоты, по-видимому, сигнализирует о полимеризации и повышенной эластичности отверждающейся смолы, что позволяет исследователям использовать АСМ, который может ощущать быстрые мелкие изменения в поверхностях, чтобы сделать топографические изображения одного полимеризованного воксела. Основные преимущества Killgore определил два ключевых преимущества для нового процесса. Во-первых, он может помочь в разработке смол, позволив изготовителям смолы охарактеризовать рельеф их материалов в реальных временных масштабах 3D-печати, а не в тысячи или в миллионы раз медленнее. Последний — это то, что в настоящее время требуется в обычных реологических измерениях, сказал он. «Во-вторых, это может улучшить оптимизацию условий печати, так как однородность воксела и взаимодействия воксел-вокселей могут быть оценены in-situ», — добавил Килгор. Команда ожидает, что из их работы появятся новые смолы и технологии печати, а также средства для предоставления данных, чтобы обеспечить более фундаментальное моделирование процессов 3D-печати в соответствующих масштабах времени и времени, сказал Килгоре. «Поскольку пространственное разрешение методов 3D-печати продолжает развиваться, мы видим, что это становится все более важным». ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ:
Команда продолжит исследования, чтобы разработать более сложную систему экспозиции, позволяющую характеризовать сценарии типовой печати, возникающие во время 3D-печати. Killgore добавил: «Мы также работаем над моделированием взаимодействия пробного образца, чтобы обеспечить абсолютную количественную оценку свойств материала во время полимеризации от жидкости до твердой». Исследователи также видят множество возможностей, когда атомно-силовая микроскопия может взаимодействовать с 3D-печатью для характеристики детали на разных этапах процесса печати, отметил Килгоре Элизабет Монталбано — независимый писатель, который писал о технологиях и культуре уже 20 лет. Она жила и работала профессиональным журналистом в Фениксе, Сан-Франциско и Нью-Йорке. В свободное время она любит заниматься серфингом, путешествиями, музыкой, йогой и кулинарией. В настоящее время она проживает в деревне на юго-западном побережье Португалии.
|
Загрузка...