直接声打印

光学固化热固性塑料的增材制造可以通过基于光的增材制造实现。然而,由于难以在小的局部区域施加非常短的加热和冷却速率,因此尚未引入热固化聚合物的有效按需固化。声化学可以成为打印此类材料的解决方案。

声学辅助聚合。

具有化学活性的声空化区域固化液态树脂或将混合物沉积到平台上,或沉积到先前沉积和固化区域的顶部。我们将该区域称为超活性微反应器。

其中产生的气泡和聚合树脂出现在低压区,然后它们暂时迁移到高压区,直到它们到达平台或先前的固化像素,在那里沉积。

换能器通过运动机械手在介质中移动,以沿构建室中的计算路径定位焦点区域,以逐像素创建所需的零件。

DSP工艺的输入参数,如电功率,频率和占空比,会影响打印零件的微观结构。

不同的 微观结构导师DSP中透明部件变得光学不透明。由此产生的不透明度是打印部件的多孔结构造成的,可以通过操纵DSP输入参数来控制。

在光化学(如SLA)中,在短时间内以电激励的形式引入非常大的能量。然而,在声化学(如DSP)中,这种鞥量是热的。气蚀气泡内部的加热和冷却速度非常快,因此不会转移到周围的液体中。这种短寿命的热能可以在DSP中聚合热固化聚合物。

阴影图技术可以用于观察空话气泡,纹影摄影概念可以用于观察压力波。

气泡在低压区产生,然后瞬间迁移到高压区,连续低压区或高压区之间的距离为λ。λ=λ0/2,其中λ0是换能器驱动频率处的超声波波长。

通过红外实验表明,DSP打印过程中的固化速率或固化剂消耗量与在40 ℃烘箱中放置一天的成型部件相似。(可以通过对比超声后的样品的发光和失水过程相当于烘箱多久在低温加热固化多久的效果和高温转变多久的效果。)

DSP中的XY打印分辨率取决于输入参数的过程,其中超声频率起到关键作用,频率越高,特征尺寸越小。

增加功率往往会增加孔隙率,而使用更少的功率有助于打印更透明的零件。

透明度的评估是通过紫外-可见光谱法对印刷和模制的3 mm后的膜进行的(可测量不同比例掺杂的透过率,还可以对比加热和超声后的透过率)。

通过拉曼光谱将在室温下固化的样品和超声打印的样品进行比较。

通过SEM观察超声打印后的孔径和孔径分布,通过对孔隙率的分析来表征不同声打印条件下的气泡动力学。

通过高速相机观察聚合物由胶体向固体的物理转变。

通过拉伸应力-应变测试,研究打印零件的机械性能,与加热成型方式对比杨氏模量和断裂伸长率。

通过与细胞共培养验证其生物相容性。

先进的光基增材制造能够给打印光学固化的有机硅弹性体。然而,这种方法需要对一些打印部件进行后处理,以取出溶剂残留的有毒光聚合副产物和未反应的化合物。

DSP的另一个独特方面是印刷声能的穿透深度更大。在传统的基于光的增材制造技术中,光吸收和散射阻碍了因数能量在印刷介质中的大量渗透。特别是如果材料不透明并充满散射颗粒。然而,打印材料的光学不透明度不会影响声打印过程,因为声波被用作能量源,而不是光。根据印刷材料需要考虑发散声波和声衰减和散射。然而,由于声波的性质,只要声衰减和散射不占主导地位,光吸收和散射不会影响声波在光学不透明材料中的穿透深度。

能量源与打印位置之间的距离引入了远程距离打印RDP概念,在该概念中,可以在不直接访问打印店的情况下远程创建打印对象。有望应用于,如航空航天工业中隐藏部件的远程修复或现场维护,以及医疗应用中身体内部部位的体内远程和无创生物打印。

近期,近红外光源被用于在皮肤下无创打印结构(只有o.5 mm厚度),这种小的穿透力使得生物打印仅限于亚毫米级的深度。DSP的性质可以在几十毫米的范围内创建体内深处的结构。

理想的无创手术DSP技术可能是:将打印过程与成像系统集成在一起。

在体外实验中,通过创建爱你模拟人体皮肤和肌肉的组织模型,通过6 mm的组织打印了18 mm厚的模型。

在立体实验中,使用了真实的猪肉组织,聚焦超声穿过15 mm厚的组织(皮肤,脂肪和肌肉)打印了18 mm的结构。

我们开发了 一种新型的打印方法DSP,用于声波3D打印对象。

声空化在印刷树脂或树脂混合物介质中产生化学活性区域,其中树脂在声化学反应下经历从液体到固体的快速相变。

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