Laserdriven 3D-utskrift för termohärdande strukturer
Med subsekunders stelning, 50 mikron upplösning och realtidsjustering av mekaniska och elektriska egenskaper lovar metoden snabbare, programmerbar tillverkning för flexibel elektronik, mjuk robotik, mikrofluidik och biomedicinsk utrustning.
Ett forskarlag vid Xiamen University (XMU) har avslöjat ett stort framsteg inom 3D-utskrift av härdplastmaterial, ett steg som kan omforma tillverkning av flexibel elektronik, mjuk robotik, biomedicinska ställningar och mer.Den nyutvecklade metoden, som beskrivs i en artikel med titeln "Laserassisterad direkt tredimensionell utskrift av fristående härdplastanordningar", integrerar in situ laserinducerad stelning med direktbläckskrift.
Detta möjliggör skapandet av invecklade, fristående härdplaststrukturer utan något bärande material, en stor förbättring jämfört med befintliga metoder som ofta kräver stöd och sedan borttagning.Under utskrift härdar en hårt fokuserad laser snabbt polymerstrålen via en stark fototermisk effekt, vilket utlöser tvärbindning på under 0,25 sekunder.Processen uppnår en strukturell upplösning så fin som 50 mikrometer, och möjliggör framför allt realtidsjustering av materialegenskaper: mekanisk modul kan ändras med upp till tiofaldig, medan elektriska egenskaper kan moduleras med upp till tjugofaldig.
Denna kombination av hastighet, precision och avstämningsförmåga markerar en betydande avvikelse från konventionella direktskrivande 3D-utskriftsmetoder (termisk, akustisk eller UV-assisterad), som ofta lider av låg härdningseffektivitet, begränsad materialkompatibilitet, begränsad prestandajustering och beroende av bärande strukturer.
Konsekvenserna är breda.Forskare säger att denna "snabba, stabila, programmerbara tillverkningsstrategi" skulle kunna påskynda utvecklingen av komplexa, multifunktionella härdplastenheter som är lämpade för flexibel elektronik, mikroflödessystem, mjuk robotik, organ-on-chip-plattformar och biomedicinska ställningar varhelst komplicerade.3D-arkitekturer och skräddarsydda materialegenskaper krävs.I själva verket kan XMU:s innovation sänka en viktig barriär vid additiv tillverkning av härdplastbaserade enheter: genom att eliminera behovet av stödmaterial och möjliggöra direkt kontroll över strukturella och funktionella egenskaper, erbjuder den nya metoden en mer effektiv, skalbar och mångsidig väg för tillverkning av avancerade komponenter inom framväxande tekniska domäner.