光固化聚合硅树脂，实现透明3D打印玻璃

最新资讯 / 2023-03-30 16:46:52 3d树脂打印 树脂3d打印价格 3d打印树脂多少钱一g

3D打印玻璃很难，主要是因为很难保持材料在高熔点时的机械性能。然而，在光学学会（OSA）期刊《光学快报》上发表的一篇研究论文中，来自法国的三名研究人员介绍了他们发明的一种新技术，用于复杂玻璃部件的激光3D打印。该团队使用了一种新开发的基于多光子聚合的技术来打印高精度玻璃物体，而不依赖于传统的3D打印逐层制造，并认为他们的方法可以用于3D打印复杂的光学设备。未来的应用预计在基于激光的成像和视觉。


“玻璃是制造光学器件的主要材料之一。我们的研究结果只是开发过程的第一步，也许有一天，科学家可以3D打印所需的光学元件，“菲涅尔研究所和马赛中央学院的研究小组负责人Laurent Gallais说。


逐层3D打印对于用玻璃制作物体来说并不理想。使用粘性树脂，很难获得厚度一致的层，复杂的零件往往需要在打印结束时去除支撑，进一步减慢了整体零件制造速度。


“大多数3D打印工艺都是一层一层地建造物体。我们的新工艺通过使用激光束将液体前体转化（或聚合）为固体玻璃，从而绕过了这些工艺的限制。”Gallais解释说。


通过多光子聚合，液体单体分子连接到固体聚合物（又名聚合）的过程发生在一个精确的激光焦点上，使得3D打印尺寸小到几十毫米的精密零件成为可能，分辨率高。然而，它仍然有些复杂。


当使用这种方法来3D打印玻璃时，特定的材料必须在初始液相和完全聚合后的特定激光波长下保持透明。此外，它需要从激光器中吸收一半波长的光能量来启动多光子聚合。因此，研究小组使用了一种含有光化学引发剂的混合物来吸收光线：大量的二氧化硅纳米颗粒和一种树脂。



研究论文摘要指出：“介绍了一种基于激光的工艺，该工艺依赖于多光子诱导聚合来生产复杂的三维（3D）玻璃部件。使用聚焦的强激光束在激光束的波长上通过非线性吸收过程聚合装载有添加剂和二氧化硅纳米颗粒的透明树脂。对象直接在容器中创建，克服了逐层过程的局限性。该方法能够通过连续脱脂和烧结工艺生产二氧化硅部件。利用二氧化硅的密度和取决于激光光斑大小的分辨率，可以获得厘米级的3D对象。”


研究团队的高粘度混合物不仅可以与激光一起使用，还可以用于3D打印零部件，而不会产生变形问题，也不需要使用支撑结构。


“这项技术的关键是基于Strickland的高功率超短激光和穆鲁的chi脉冲放大技术，该技术在2018年获得了诺贝尔奖。只有足够强和非常短的脉冲才能产生高精度和无热效应的非线性光聚合。”


未来，研究工作还包括使用更便宜的激光器，以降低成本，使这项技术更加实用。“我们的方法可能被用来生产各种各样的3D玻璃物体，例如，我们正在探索生产可用于高档手表或香水瓶的玻璃部件的可能性。也希望通过其技术提高3D打印玻璃零件的表面质量，降低零件的粗糙度。”Gallais说。

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