Dynamisk 3-D printproces har et lysdrevet twist

Lysets hastighed er kommet til 3-D-print. Ingeniører fra Northwestern University har udviklet en ny metode, der bruger lys til at forbedre 3D-printhastigheden og præcisionen, samtidig med at i kombination med en højpræcisionsrobotarm, giver frihed til at bevæge sig, roter eller dilater hvert lag, mens strukturen bygges.

De fleste konventionelle 3D-printprocesser er afhængige af at kopiere en digital designmodel, der er skåret i lag med lagene printet og samlet opad som en kage. Northwestern-metoden introducerer muligheden for at manipulere det originale design lag for lag og dreje printretningen uden at genskabe modellen. Denne "on-the-fly"-funktion muliggør udskrivning af mere komplicerede strukturer og forbedrer fremstillingsfleksibiliteten markant.

"3D-printningsprocessen er ikke længere en måde at lave en kopi af den designede model på, " sagde Cheng Sun, lektor i maskinteknik ved Northwesterns McCormick School of Engineering. "Nu har vi en dynamisk proces, der bruger lys til at samle alle lagene, men med en høj grad af frihed til at flytte hvert lag undervejs."

Sun ledede forskningen, som ligger i skæringspunktet mellem to af hans hovedfokusområder:nanofabrikation og optik. Undersøgelsen blev offentliggjort i dag (3. februar) af tidsskriftet Avancerede materialer .

I avisen, forskerne demonstrerer flere anvendelser, inklusive 3-D-print af en tilpasset vaskulær stent og print af en blød pneumatisk griber lavet af to forskellige materialer, en hård og en blød. En dobbelt helix og et lille Eiffeltårn er to andre trykte eksempler i undersøgelsen.

Northwestern-processen bruger en robotarm og en flydende fotopolymer, der aktiveres af lys. Sofistikerede 3D-strukturer trækkes ud af et bad af flydende harpiks af en højpræcisionsrobot med forbedret geometrisk kompleksitet, effektivitet og kvalitet sammenlignet med den traditionelle trykproces. Armen bruges til at ændre printretningen dynamisk.

"Vi bruger lys til at lave produktionen, " sagde Sun. "Skinende lys på den flydende polymer får den til at tværbinde, eller polymerisere, omdanne væsken til et fast stof. Dette bidrager til hastigheden og præcisionen af ​​vores 3-D-printproces – to store udfordringer, som konventionel 3-D-printning står over for."

Den kontinuerlige udskrivningsproces kan udskrive 4, 000 lag på cirka to minutter.

"Dette er en meget hurtig proces, og der er ingen afbrydelse mellem lagene, " sagde Sun. "Vi håber, at fremstillingsindustrien vil finde fordel i det. Den generelle trykmetode er kompatibel med en lang række materialer."

Ser på fremtiden, Sun sagde, at denne trykproces kunne anvendes på andre additive såvel som traditionelle subtraktive fremstillingsprocesser, giver en bro mod en virkelig hybrid proces.

Titlen på papiret er "Konform geometri og multimateriale additiv fremstilling gennem fri form transformation af bygningslag."