A jednak to możliwe – druk 3D z kilku gatunków żywic swiatłoutwardzalnych w technologii SLA

SLA – technologia druku 3D z żywic utwardzanych wiązką lasera (lub światłem emitowanym przez projektor DLP lub ekran LCD), należy do wąskiego grona najbardziej precyzyjnych i dokładnych metod przyrostowych. Posiada jednak jedną dość istotną wadę – wydruki 3D mogą powstać tylko i wyłącznie z jednego gatunku lub koloru materiału. Tymczasem naukowcy z Uniwersytetu Heriot-Watt w Edynburgu opracowali nową technikę druku SLA, która to jednak umożliwia…

SLA to forma druku 3D, która działa na zasadzie fotopolimeryzacji żywic, gdzie źródło światła (np. w formie wiązki lasera) jest selektywnie kierowane na zbiornik z ciekłą żywicą i utwardza ją warstwa po warstwie. Aby tego dokonać, wykorzystuje się specjalne, termoutwardzalne materiały reaktywne na światło, które reagują z określonymi długościami fal światła. W metodzie SLA, laser nieustannie naświetla żywicę w kierunkach X i Y, podczas gdy platforma budowy podnosi lub opuszcza wydrukowaną część ze zbiornika, tworząc w ten sposób warstwy w osi Z.

I tutaj zaczyna się problem… Standardowa, fotopolimerowa drukarka 3D składa się z jednego zbiornika z żywicą. Żywic nie da się mieszać w kontrolowany sposób, bezsensownym byłoby też wymieniać żywicę w pojemniku w trakcie wydruku – naturalna lepkość żywicy prowadzi do potencjalnego zanieczyszczenia, a konstrukcja drukarek 3D praktycznie uniemożliwia szybką i bezproblemową wymianę zbiorników. Na przestrzeni lat, kilka zespołów projektowych stworzyło koncepty wielomateriałowego druku 3D z żywic, jednakże żaden z nich nie doczekał się komercjalizacji. Najnowsze odkrycie poczynione przez naukowców z Uniwersytetu Heriot-Watt ma szansę to odmienić.

Zgodnie z opisem w opublikowanym artykule w czasopiśmie Applied Materials Today, istotą nowego odkrycia jest użyciu specjalnie zaprojektowanych żywic zawierających nanocząsteczki, które wspierają proces konwersji optycznej. Konwersja optyczna to zjawisko, w którym odpowiedź materiału na światło nie jest liniowo związana z intensywnością światła. Oznacza to, że światło lasera utwardza żywicę tylko w miejscu skupienia lasera.

Dzięki użyciu materiałów żywicznych wykazujących konwersję optyczną, naukowcy byli w stanie utwardzać materiał głębiej w zbiorniku z żywicą, niż byłoby to możliwe. Podczas gdy tradycyjne drukarki 3D typu SLA mają limit głębokości na poziomie 0,1 mm, nowa technika ma limit głębokości ponad 5,0 cm.

Dzięki temu lepszemu limitowi głębokości, badacze otworzyli drogę do druku 3D z wieloma materiałami, utwardzając jeden materiał na określonych głębokościach, a następnie dodając drugi materiał i utwardzając go na innej głębokości. W ten sposób możliwe jest drukowanie wielu materiałów w tym samym procesie.

Zespół naukowców z Uniwersytetu Heriot-Watt uważa, że w końcu znalazł rozwiązanie, które umożliwi tani i komercyjnie opłacalny wielomateriałowy druk 3D. Chociaż wyniki ich prac wyglądają obiecująco, to czas pokaże, czy to jest rozwiązanie, na które czeka branża? Konieczne będzie przeprowadzenie dalszych testów i obserwacji, aby stwierdzić, czy nowa technologia faktycznie spełni swoją obietnicę oraz czy znajdzie się podmiot, który zdecyduje się na wprowadzenie drukarki 3D tego typu na rynek?

Źródło: www.sciencedirect.com