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3D新聞

3D打印大變樣

星之球科技 來源:百度2022-03-01 我要評論(0 )   

3D打印技術已經(jīng)越來越深入到人類生活中了。3D打印的原理其實跟我們熟悉的普通打印機的相同。普通打印機能將電腦中的文字和圖表等印在一張張白紙上,放大這些文字圖表,...

3D打印技術已經(jīng)越來越深入到人類生活中了。



3D打印的原理其實跟我們熟悉的普通打印機的相同。普通打印機能將電腦中的文字和圖表等印在一張張白紙上,放大這些文字圖表,可以看到它們是由一個個極小的有顏色的墨點組成的,我們將這些點稱作像素點。如果將這些像素點用三個噴頭同時在上下、左右和前后三個面上“打印”出來,會得到什么效果呢?3D打印正是這種想法的結晶。



同樣在電腦中將需要打印的成品設計出來,然后將之傳送到3D打印機中。打印機將這個物體分解成一張張跟紙一樣薄的薄層,然后在每一層上噴出相應的“像素點”,最終這些平面堆疊在一起,就組成了電腦藍圖中的物體。



當然,這些“像素點”的成分不再是墨水,而是根據(jù)實物選擇相應的原材料。最早的原材料是塑料,人們能打印出各種塑料制品。后來,原材料的種類越來越豐富多樣,石膏、尼龍、樹脂、金屬和陶瓷等各種材料的出現(xiàn),讓3D打印更加名副其實了。



不過,3D打印迄今還有兩大難以解決的問題:不精細和耗時長。打印出來的3D物品由于是一層層堆疊起來的,堆疊時難免出現(xiàn)接縫甚至偏差,因此很難像機械制造出來的一體成型的器具那么完美無瑕。而且,就像彩印比黑白打印的時間要長一樣,需要噴出的“像素點”越多,所用的時間就越長,就算是打印一件小擺件,3D打印都要用上幾個小時,更別提其他更復雜的東西了。該如何解決這兩個大問題呢?



用迄今人類能控制的最小材料——量子點作為3D打印的墨水,也許能解決第一個大問題。美國麻省理工學院的科學家用能發(fā)出熒光的粒子打印出的體積大約為1立方毫米的物體,分辨率能達到50納米。如果研究人員想要制作大約1立方厘米的較大物體,分辨率會相應降低到約500納米。但與其他3D打印的物品相比,500納米分辨率的物品精細程度已經(jīng)很高——它的瑕疵要在高性能的光學顯微鏡下才能看清。



傳統(tǒng)3D打印技術是像堆積木一樣,一層層地將原材料堆成一個整體,效率低,耗時長。如果能像機械化生產(chǎn)一樣,使用一個完整的原材料一體成型制成成品,不就能大大提高效率,縮短時間了嗎?美國加州大學伯克利分校的幾位材料學家想出了這種新型的3D打印技術:將原材料放在容器中,用光束作為“刻刀”,將成品從溶液中“雕刻”出來。



研究人員選擇了一種根據(jù)光線強弱和方向變化會發(fā)生選擇性固化的光敏液體(甲基丙烯酸酯明膠水凝膠),當光線從不同的角度投射出來,這種多角度的曝光疊加,可以讓光敏液體固化成設計的樣子。



設計完成后,研究人員將設計圖用一個普通的投影儀投射出來,光束穿過圖片,照向一個裝有光敏液體的持續(xù)旋轉的容器。慢慢地,實物就在溶液中被“雕”了出來。



放上不同的設計圖,研究人員能制出許多物品,比如玩具飛機、水晶籠球甚至假牙模型等,而根據(jù)不同的精度和材料條件,打印時間僅需30~120秒。這套系統(tǒng)的最高精度,目前可以達到0.3毫米,是一種能同時兼顧時間和精度的很有潛力的3D打印技術。未來,隨著光敏材料種類的增加,它能打印出的物品會越來越多。



在更遠的將來,這種方法也可能用于制造納米級電子產(chǎn)品或機器人。


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