研究

NIST科学家开发了在3D打印过程中精确绘制聚合物固化图的方法

研究人员来自国家标准与技术研究所(NIST)开发了一种准确测量聚合物在SLA 3D打印过程中硬化速率的方法。

利用先进的探头和计算机算法,研究小组发现,增加紫外线照射并不总能提高固化精度。在整理数据后,科学家们建立了树脂3D打印过程的空间地图,可以创造更精确的医疗或牙科修复。

该团队的基于圆柱探测技术透露,多种因素对树脂的固化率产生影响。图片来自ACS应用高分子材料杂志。
NIST团队基于圆柱形探针的技术揭示了多种因素对树脂固化速率的影响。图片来自ACS应用高分子材料杂志。

控制SLA打印过程

SLA树脂比FDM塑料更溶剂和耐热,这意味着它们可以赋予更广泛的性能和部分分辨率。这些品质使光聚合对医疗保健和航空航天公司具有吸引力,但有时尺寸准确性差具有限制其有效性。

随着该技术越来越多地用于生物监控应用中,能够以高水平的分辨率和控制进行打印已经变得至关重要。结果,去年,NIST团队开发了一种新的扫描基于探测器的测试技术,更详细地了解SLA过程如何运作。

研究人员的方法是使用原子力显微镜(AFM)来跟踪曝光水平,以纳米和微秒级的精度进行测量。然而,在他们的研究中,科学家们使用了传统的探针,这限制了他们可以实现的目标,现在他们已经部署了一种更新的纳米圆筒设备。

一旦结合拉曼光谱,新探针使研究人员能够直接测量固化过程中聚合物的时空演变。更重要的是,由此产生的数据允许团队更准确地定义光强度与印刷部件的特征之间的关系。

科学家们发现,光线强度并不总能提高零件的准确性。图片来自ACS应用高分子材料杂志。
NIST的科学家们发现,光强度并不总能提高零件的准确性。图片来自ACS应用高分子材料杂志。

NIST团队的测量技术

科学家们的新方法涉及悬浮纳米悬臂探针,该方法具有恒定直径,使其保持与树脂的接触。此外,该团队部署了计算流体动力学(CFD)作为建模和分析发生的力的手段。

在测试中,探针定期降低到流体树脂中,研究人员发现固化速率不仅取决于强度,还有其他因素。例如,光束图案的大小也很重要,整体光效可能会超过更强烈的曝光的影响。

在进一步的评估中,科学家们限制光的剂量以保持树脂的液体状态,并通过反复暴露,他们能够表征其扩散特性。为了证明“空间地图”的成功,NIST团队3D打印了一个环形物体,降低了它的光水平以降低它的分辨率。

在初步研究取得成功之后,科学家们的目标是继续开发他们的方法,作为理解SLA 3D打印的其他元素的手段。随着进一步的进步,该团队的工艺可以产生一个加工图,使制造更个性化的修复和牙科材料成为可能。

SLA印刷在医疗行业

随着生物相容性材料在3D打印行业的日益普及,SLA在医疗和牙科领域的应用也日益广泛。

3 d打印机制造商Formlabs最近发布了更大的版本基于3L和3BL sla的系统。该公司已多次将其机器瞄准牙科客户,特别是3BL,其设计具有增强的生物树脂兼容性。

在更大的范围内,Azul 3Ds竖琴3D打印过程的设计是戏剧性的加速医疗零件的生产。该公司声称其系统可以在一小时内打印半码(457.2毫米),据报道这是一个破纪录的打印量。

在其他地方,研究人员伦敦大学学院已部署SLA以创建可摄取3D印刷血压丸。通过用特定药物加载生物树脂,该团队能够制造一种平板药,其中药物完全无法察觉。

研究人员的研究结果详细发表在他们题为《体素级转换映射在立体刻录添加剂制造中通知内在分辨率该研究由托宾·e·布朗、维露斯卡·马拉维、考利·i·希金斯、安东尼·p·科图拉、本杰明·w·卡普林斯、爱德华·j·加博齐和杰森·p·基尔戈尔共同撰写。

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特色图片显示了NIST研究人员的SLA测试过程。图片来自ACS应用高分子材料杂志。

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