MIT研究單一液滴3D結構

2020-10-09 筆記本天空

今年早些時候，英國牛津大學研究人員開發了單液滴3D生物列印技術，通過定製的3D印表機創建了由224個液滴組成的3D液滴網絡，從而自動生成以創建3D晶格。最近MIT也開始了相關研究，成功用3D列印的方法生產由單一樹脂液滴創造的可控3D結構。

在固化界面處固化3D模型的基於光固化的3D列印方法已成為微流體，傳感器，生物列印和形狀變形系統應用中的一種有前途的技術。但是， 與熔融沉積建模（FDM），數字光處理（DLP）和立體光刻（SLA）技術相比，這些技術具有較低的溼物料利用率和淨物料利用率。

根據研究人員的研究，這些方法在特定應用中的缺點是，未固化的樹脂需要在印刷過程之前以過量覆蓋整個容器，這導致更高的成本，更多的浪費以及散熱不足。


將單個液滴固化為3D結構的方案

受天然荷花和水罐表面的啟發，研究人員研究了如何操縱固化界面以使用單滴樹脂製造3D結構，在這種表面上捕獲的空氣或液體會大大降低層之間的粘附力。

該技術成功的關鍵是通過引入後退TCL來實現液滴系統的自由接觸表面特性，這既增加了液滴內部的液體循環，又降低了液態樹脂，固化樹脂和樹脂桶的附著力。

列印設置包括使用UV投影儀，UV透明固化界面以及安裝在移動平臺上的鋁支撐板。

首先，液態樹脂滴沉積在固化界面上-樹脂桶底部的上表面。在列印之前，支撐板與固化窗口接觸，並且樹脂滴在兩者之間。然後，將紫外線照射圖案連續投射到固化界面上，同時以恆定速度升高支撐板。由此，可以將液態樹脂固化成UV圖案形狀的固態樹脂。

同時，通過紫外線固化工藝消耗掉的液態樹脂滴的TCL逐漸降低，直到最終將液滴成功固化成所需的固態3D結構。


液滴3D列印過程的試驗設置方案

受到研究結果的鼓舞，科學家們通過3D列印用於定製牙科應用的牙齒結構，進一步證明了UV固化和TCL去溼單滴工藝。為了說明該方法的可控制性元素，研究人員列印了適合牙科治療的臼齒，門齒和犬齒冠結構。


液滴式3D列印過程的牙齒模型生成

根據科學家的說法，這種從單個液滴產生可控3D結構的策略對於按需3D製造將「具有重要意義」，並且具有許多潛在的未來應用。

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