科学家们制造了'Replicator'3D打印机,使用光线在几分钟内将液体变成物体

发布者:匿名 2019-02-01 浏览量:1703


劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)和加州大学伯克利分校(University of CaliforniaBerkeley)的研究人员推出了一款3D打印机,可以一次同时创建完整的对象,而不是像典型的增材制造设备那样逐层构建。

昵称是发明者的'Replicator' ——以星际迷航设备的名字命名,该设备可以根据需要制造任何物体——3D打印机使用光在几分钟内将粘性液体转化为复杂的固体物体。此外,它可以创建比传统3D打印机更平滑更灵活和更复杂的复杂对象。它通过结合标准投影仪和旋转小瓶来实现这一点,小瓶内充满了液体这些液体在暴露于光线时会变硬。

研究人员使用新的3D打印技术创建了罗丹的思想者模型。 图片来源:加州大学伯克利分校

加州大学伯克利分校(UCBerkeley)机械工程助理教授、资深作家海登泰勒(Hayden Taylor)说:基本上,你有一台现成的视频投影机,我从家里来的,然后你把它插入一台笔记本电脑,用它投射出一系列的计算图像,而一台电机转动一个装有3D打印树脂的圆柱体。该论文于昨天(131日)在线发表在《科学》杂志上。

新的3D打印机的灵感来自医学的计算机断层扫描,其中X射线从各个角度投射到身体中,以显示骨骼或组织的几何形状。研究人员颠倒了这一原则,他们创造了一个物体,而不是测量一个物体

'Replicator'3D打印机(加州大学伯克利分校摄影:Hayden Taylor

这一过程称为计算轴向光刻(CAL),从计算机辅助设计(CAD)模型开始。研究人员使用投射光子照射糖浆状树脂,在小瓶旋转时产生连续移动的投影视频。在每个角度计算投影,研究人员运行优化算法,结果是一系列图像,显示为旋转视频投影,可以以调整树脂瓶旋转的速率播放。就像反向进行的CT扫描一样,投影组合形成悬浮在树脂中的3D物体。几分钟后,3D结构出现,研究人员停止暴露并排出未固化的液体,只留下成品。通过使用投影仪而不是多个激光束,研究人员证明,当它旋转时,它们可以在树脂中照射1,440个不同的投影(3D空间中每度四个光束)。

研究人员配制了一种稠的糖浆状液体,当暴露在一定的光阈值时,它会硬化成固体

(加州大学伯克利分校摄影:Stephen McNally

3D打印树脂由混有光敏分子和溶解氧的液体聚合物组成。光激活消耗氧的光敏化合物。只有在所有氧气用完的那些3D区域中,聚合物才形成交联,将树脂从液体转变为固体。 泰勒说,未使用的树脂可以通过在氧气氛中加热来回收利用。

到目前为止,该团队使用新打印机创建了许多不同的对象,从罗丹的思想家雕像的小型模型到定制的颚骨模型。目前,他们可以制作直径达4英寸的物体。

这是我们不需要逐层构建自定义3D部件的第一种情况、”本报的共同第一作者,同时在加州大学伯克利分校和劳伦斯利弗莫尔国家实验室共同工作的研究生Brett Kelly说。这项技术使3D打印成为真正的3D打印。研究人员表示,该技术有可能改变假肢产品到眼镜镜片的设计和制造方式。

重要的是,它还可以用新材料包住已存在的对象。例如,研究人员在树脂内放置一把螺丝刀轴,然后使用他们的3D打印机制作手柄。

加州大学伯克利分校的研究人员使用一种新的基于光的3D打印技术在螺丝刀轴上添加手柄。 (加州大学伯克利分校摄影:Stephen McNally

泰勒说:我认为这是一种能够更加大规模定制物品的途径,无论是假肢还是跑鞋。事实上,你可以从另一个制造工艺中采取金属部件或其他东西,并增加可定制的几何形状,我认为这可能会改变产品的设计方式。

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