Technoleg Argraffu 3D Silicôn

Heddiw, nid yn unig y gellir defnyddio gweithgynhyrchu ychwanegion ar gyfer prototeipio ond mae ganddo botensial mawr hefyd mewn gweithgynhyrchu cyn cyfres a gweithgynhyrchu rhan cyfresol. Ar gyfer cydrannau printiedig 3D, mae priodweddau deunydd yn hollbwysig.

Yn y maes hwn, dim ond os oes ganddynt yr un priodweddau mecanyddol a chemegol y gall rhannau printiedig 3D gystadlu â rhannau a weithgynhyrchir yn draddodiadol. Mae biocompatibility, ymwrthedd gwres, hydwythedd uchel, a gofynion eraill yn gwneud silicon yn anhepgor mewn llawer o gymwysiadau. Felly, mae pobl yn edrych ymlaen at gyfuno manteision gweithgynhyrchu ychwanegion â deunyddiau fel silicon. Fodd bynnag, nid yw'r broses weithgynhyrchu ychwanegyn o silicon yn syml. Mae'r erthygl hon yn rhestru amrywiol ddulliau a phrosesau allwthio, gan ddangos yn fanwl y gwahanol fecanweithiau traws-gysylltu a'u priod fanteision ac anfanteision.

Argraffu 3D silicon: proses sy'n seiliedig ar allwthio

Mantais bendant o'r broses allwthio yw'r amrywiaeth eang o hylifau a phastiau y gellir eu prosesu, gan gynnwys bron pob math o polysiloxanes: o gludedd isel i gludedd uchel, o RTV (Vulcanization Tymheredd Ystafell) i LSR safonol (Rwber Silicôn Hylif) UV silicon y gellir ei wella a'i lenwi â gronynnau. Mae'r broses weithgynhyrchu allwthio yn debyg iawn i argraffu FLM (Modelu Haen Ymasedig), lle mae'r deunydd yn cael ei allwthio trwy'r pen print a'i adneuo fesul haen. Bydd y broses LSRs dwy-gydran a phroses silicon RTV yn cael eu datblygu isod. Mae LSR angen egni thermol ar gyfer croesgysylltu, tra gall silicon RTV ymateb ar dymheredd yr ystafell.

△ Mae'r broses gweithgynhyrchu ychwanegyn hylif (LAM) ychydig yn debyg i FDM, sy'n dechnoleg allwthio materol. Mae pob haen yn allwthiol, ond mae'n wahanol i ddulliau fel FFF a FDM oherwydd ni fydd y deunyddiau crai yn toddi yn y broses. I'r gwrthwyneb, mae'r deunydd LAM yn hylif pan fydd yn cael ei ddyddodi, ac mae'r hylif yn cael ei folcaneiddio gan amlygiad gwres fel bod y deunydd yn cael ei wella'n thermol a'i groesgysylltu. Mae'r broses hon yn galluogi'r deunydd i gynnal ei briodweddau mecanyddol ac yn creu llawer o gymwysiadau newydd. Gall argraffu LAM 3D wneud i gydrannau fod â'r un nodweddion bron â rhannau wedi'u mowldio â chwistrelliad, ac mae ganddo werth cymhwysiad uchel mewn deunyddiau meddygol, esgidiau a hyblyg.

LSR traws-gysylltiedig

Mae argraffu silicon yn cynnwys deunyddiau hylif. Felly, paramedrau'r broses bendant yw sefydlogrwydd dimensiwn a chroeslinio'r silicon. Mae hefyd yn bwysig mai dim ond trwy adwaith cemegol y deunydd y gellir cyflawni cryfder y silicon gorffenedig, megis trwy bolymerization adio neu bolymerization cyddwysiad. Yn y bôn, mae gan silicon LSR wahaniaeth rhwng gwahanol amseroedd traws-gysylltu: traws-gysylltu wrth gynhyrchu a chroes-gysylltu ar ôl prosesu neu ôl-brosesu.

Traws-gysylltu yn y broses gynhyrchu:

Llwyfan adeiladu gwres: Gall y gwely poeth yn y peiriant gweithgynhyrchu ychwanegion ddarparu egni croeslinio thermol. Yn dibynnu ar amser ymateb y silicon, gall croeslinio ddigwydd o fewn ychydig eiliadau ar ôl cael ei allwthio ar wely poeth wedi'i gynhesu.

Fodd bynnag, mae anfantais bendant i'r broses hon: mae'r dosbarthiad tymheredd yn newid gydag uchder y gydran. Mae hyn oherwydd po bellaf mae'r haen o'r platfform adeiladu, y lleiaf o wres y mae'n ei ddarparu. Mae hyn yn golygu ei bod yn anodd cyflawni proses ddibynadwy a chyson ar gyfer cydrannau amlhaenog. Mae profiad wedi dangos nad yw bellach yn ymarferol defnyddio system gwelyau poeth i gynhyrchu cydrannau mwy na 2 i 3 cm.

Traws-gysylltu haen wrth haen: Gall mewnbwn gwres i bob cydran oddi uchod gyflawni croesgysylltu unffurf o unrhyw nifer o haenau. Mae'n cael ei gynhesu'n uniongyrchol wrth argraffu, felly gellir defnyddio'r cydrannau yn syth ar ôl eu hargraffu. Mae'r dull hwn yn gofyn am ffynhonnell wres ychwanegol, fel lamp is-goch. At hynny, rhaid addasu'r dwyster a'r amser amlygiad i'r haen gyfatebol, sy'n gwneud y broses weithgynhyrchu gyfan yn ddrytach ac yn gymhleth.

Traws-gysylltu mewn ôl-driniaeth:

Dull arall yw defnyddio priodweddau rheolegol y deunydd a defnyddio silicon a all gadw ei siâp ar ôl allwthio. Gellir cyflawni hyn trwy gludedd uchel neu thixotropi uchel silicon neu gyfuniad o'r ddau. Mae'r rhannau gorffenedig a wneir o silicon LSR yn cael eu rhoi mewn popty yn y cam ôl-brosesu a'u croes-gysylltu ar dymheredd priodol. Ar yr un pryd, rhaid i'r mewnbwn gwres beidio ag achosi unrhyw ddadffurfiad o'r rhannau. Yn y broses hon, nid oes angen defnyddio offer ychwanegol i ddarparu gwres yn ystod y broses argraffu.

Deunydd cefnogi

Ar gyfer strwythurau sy'n crogi drosodd neu'n pontio (proffil caeedig), rhaid adeiladu strwythurau ategol ar gyfer gweithgynhyrchu. Dylai'r deunydd cefnogi hwn lynu wrth y silicon yn ystod y broses weithgynhyrchu a gwrthsefyll amodau thermol yn ystod y broses drawsgysylltu. Ar ôl hynny, rhaid ei dynnu'n hawdd o'r rhan orffenedig. Fodd bynnag, mae dod o hyd i ddeunydd cefnogi addas ar gyfer pob math o silicon yn her, ac mae adeiladu'r strwythur cymorth yn gofyn am ddefnyddio deunyddiau ac amser ychwanegol yn y broses weithgynhyrchu.

RTV: wedi'i wneud mewn hydrogel

Ond mae yna broses sy'n caniatáu rhyddid dylunio heb ddefnyddio strwythurau ategol: gweithgynhyrchu mewn gwahanol ddefnyddiau. At y diben hwn, gellir defnyddio nodwydd hir i allwthio'r resin silicon i gynhwysydd sy'n cynnwys dyfynbris &; deunydd cefnogi". Gall y deunydd cymorth hwn fod, er enghraifft, yn bowdr neu'n hydrogel. Dangosir y broses yn y ffigur:

Printing Argraffu 3D silicon: y broses weithgynhyrchu y tu mewn i'r hydrogel

Yn y cam cyntaf, mae'r gel silica (oren) yn cael ei allwthio i'r deunydd cynnal (glas), ac mae'r llinynnau allwthiol yn cael eu gosod gan y deunydd o'i amgylch. Ar ôl i'r strwythur a ddymunir gael ei ffurfio a bod y silicon wedi'i groes-gysylltu, gellir tynnu'r gydran o'r deunydd gyda phliciwr. Yn olaf, tynnwch neu golchwch weddillion y deunydd cynnal i ffwrdd. Mae silicones RTV yn arbennig o addas ar gyfer y broses hon oherwydd eu bod yn croesgysylltu mewn cyfnod byr (30 i 60 munud). Ar ôl tynnu'r cydrannau, gellir defnyddio'r deunydd cefnogi eto.

Structure Strwythur DNA wedi'i wneud o gel silica, a weithgynhyrchir fel cydran argraffedig 3D mewn hydrogel.

Mantais fwyaf y dull hwn yw'r radd uchel o ryddid dylunio. Nid yw'n cael ei gyfyngu gan bargod serth nac wedi'i gyfyngu gan bontydd. Er enghraifft, mae strwythur helics dwbl DNA yn y llun wedi'i argraffu gyda nodwydd 0.3 mm. Hyd yn hyn, mae'n anodd cwblhau'r cysylltiad dirwy rhwng y troellau gan ddefnyddio prosesau eraill. Fodd bynnag, anfantais y dechnoleg hon yw bod angen llawer iawn o ddeunydd cymorth i gynhyrchu cydrannau mwy, ac fel arfer mae'n amhosibl cynhyrchu deunyddiau LSR gan ddefnyddio'r broses hon.

Argraffu Crynodeb-Silicôn 3D

Oherwydd yr amrywiaeth eang o brosesau gweithgynhyrchu sy'n seiliedig ar allwthio, gellir cynhyrchu bron pob cydran â gel silica. Yn dibynnu ar y geometreg ofynnol a'r math o silicon, gellir dewis y broses briodol. Y sylfaen a'r maen prawf ar gyfer proses weithgynhyrchu lwyddiannus bob amser yw dosbarthu silicon yn union ac yn ailadroddadwy. Fodd bynnag, mae potensial argraffu 3D silicon ymhell o fod wedi blino'n lân. Yn enwedig gyda'r defnydd o dechnolegau newydd, fel deunyddiau cymorth newydd (fel hydrogels), mae Antarctig Bear yn credu bod mwy o ddyluniadau newydd yn dal i fod ar y ffordd.