Tecniche di stampa 3D di fotopolimerizzazione relativamente mature e commercializzate

Università di tecnologia chimica di Pechino: fotopolimerizzazione nella stampa 3D: vantaggi e sfide in corso

I ricercatori di Pechino stanno esaminando le tecniche SLA, DLP, LCD, CLIP e MJP nella recente tecnica di stampa 3D fotopolimerizzante e le sue sfide . Mentre la stampa 3D continua a crescere in popolarità e progressi nelle capacità disponibili per gli utenti, ci sono ancora una grande varietà di ostacoli da superare e diversi processi da perfezionare, specialmente quando le strutture che vengono fabbricate diventano più complesse.

Sebbene la fotopolimerizzazione sia una delle prime tecniche di stampa 3D conosciute, basata sull’uso della resina fotosensibile, permangono delle sfide. Ci sono grandi vantaggi nella fotopolimerizzazione, come velocità, precisione e qualità della superficie, che rendono la tecnologia attraente per applicazioni come l’odontoiatria; tuttavia, gli utenti continuano a combattere i problemi poiché parti e prototipi possono apparire fragili, deformati, con poca resistenza agli agenti atmosferici e scarsa biocompatibilità, un requisito molto più richiesto oggi poiché l’ingegneria dei tessuti continua a essere al centro dell’attenzione.

Questo studio esamina “tecniche di stampa 3D di fotoritocco relativamente mature e commercializzate”, oltre a discutere pro e contro, problemi e potenziali applicazioni in futuro.

La stereolitografia (SLA) è ovviamente molto conosciuta nel campo della fabbricazione digitale, brevettata da Charles Hull , e presentata al mondo all’inizio della tecnologia, evidenziata dalla prima stampante 3D che ora riposa alla National Inventors Hall of Fame di Alessandria , VA.

Busto stampato in 3D di Hull e la prima stampante 3D mai inventata da Hull, SLA-1. Immagine: National Inventors Hall of Fame, da ” Ora puoi vedere la prima stampante 3D di sempre – Inventata da Chuck Hull – Nella National Inventors Hall of Fame “.

“Comunemente, la lunghezza d’onda della lampada utilizzata dalla macchina SLA è un raggio laser di 355 nm, il raggio laser si trova sopra il serbatoio della resina e la direzione di esposizione è dall’alto, la resina liquida si solidifica quando scansionata dal raggio laser. Una piattaforma viene abbassata nella resina; quindi, la superficie della piattaforma ha uno spessore dello strato sotto la superficie della resina. Il raggio laser traccia quindi i confini e si riempie in una sezione trasversale bidimensionale del modello, dopo uno strato di resina indurita, la piattaforma scende a distanza con uno strato, la solidificazione viene ripetuta strato per strato fino a quando non viene prodotto un solido oggetto 3D “, Affermano i ricercatori.

La resina fotosensibile è accoppiata con fotopolimerizzazione cationica o un meccanismo di fotopolimerizzazione ibrida. Uno degli obiettivi principali è quello di evitare il restringimento del volume in quanto non è naturalmente un vantaggio durante il processo di stampa 3D e la fotopolimerizzazione cationica è adatta a causa di problemi piccoli o nulli in quella zona. I ricercatori sottolineano inoltre che, poiché il raggio laser può coprire uno spazio così ampio, è possibile stampare modelli su larga scala. C’è un inconveniente, tuttavia, dovuto alla velocità rallentata quando si aumentano le dimensioni della build.

Altri svantaggi con SLA includono una quantità limitata di resine tra cui scegliere e problemi con bassa risoluzione. È comunque ancora abbastanza utile per applicazioni come componenti dentali, stampi e componenti auto e aerospaziali.

L’elaborazione digitale della luce (DLP), funzionante con un proiettore per la creazione di immagini in resina, esiste da circa 20 anni. Incentrata sull’innovativo chip DLP, un “dispositivo avanzato di commutazione ottica”, questa tecnologia consente agli utenti di creare piccoli oggetti con l’eccellenza della precisione.

La resina fotosensibile ai radicali liberi è generalmente utilizzata nel DLP e, sebbene l’accuratezza e la precisione siano garantite, ci sono degli svantaggi dovuti alle limitazioni delle dimensioni e al fatto che le stampanti 3D DLP tendono ad essere costose. I ricercatori lo raccomandano per applicazioni come la fusione di gioielli e l’odontoiatria.

Display a cristalli liquidi (LCD) La stampa 3D è incentrata sull’uso di un display a cristalli liquidi, offrendo agli utenti un’alta risoluzione.

“Tuttavia, durante gli interruttori di campo elettrico, un piccolo numero di molecole di cristalli liquidi non può riorganizzarsi, con conseguente perdita di luce debole. Ciò fa sì che la precisione della tecnologia di stampa LCD sia inferiore al DLP “, spiegano i ricercatori.

“Oltre alla precisione di stampa, la principale differenza tra la stampa 3D DLP e LCD 3D è l’intensità della luce. È noto che l’intensità della luce è un fattore importante per la fotopolimerizzazione che determina la velocità di stampa e il grado di polimerizzazione. Pertanto, solo se si aumenta la quantità di iniziatore o si estende il tempo di esposizione, la resina fotosensibile per la stampa 3D DLP potrebbe essere utilizzata nella stampa 3D LCD. “

L’LCD è conveniente e offre un’ottima risoluzione; tuttavia, la tecnologia LCD deve essere mantenuta e sostituita regolarmente. L’intensità della luce è debole, esiste il potenziale di “perdita di luce” e il serbatoio deve essere pulito spesso. Tuttavia, gli autori raccomandano LCD per la fabbricazione di giocattoli, gioielli e prodotti dentali.

Tecnologia CLIP. Immagine: Carbon – da ” The Revolution Arrives: Carbon Releases M1 Stampante commerciale 3D con tecnologia CLIP e nuove resine “.

La produzione continua di interfacce liquide (CLIP), resa famosa da Carbon , implica l’uso di quella che è essenzialmente una versione più progressiva di DLP:

“Il principio di base della tecnica CLIP non è complicato, la proiezione UV sul fondo fa solidificare la resina fotosensibile, mentre la resina liquida sul fondo del serbatoio mantiene un’area liquida stabile a causa dell’inibizione dell’ossigeno, garantendo così la continuità di vulcanizzazione. Una speciale finestra in basso consente alla luce e all’ossigeno di passare attraverso ”, affermano i ricercatori.

Uno dei maggiori vantaggi della tecnologia CLIP è che gli oggetti vengono prodotti in modo esponenziale più veloce, anche da 25 a 100 volte, con il potenziale per la stampa 1000 volte più veloce di DLP.

La stampa a getto multiplo (MJP), anch’essa attiva da circa 20 anni, offre un sistema sempre più efficiente per gli utenti industriali, con ugelli multipli che spruzzano resina fotosensibile liquida. Numerosi materiali in numerosi colori possono essere stampati contemporaneamente e con grande precisione. Non solo, non ci sono limiti alle dimensioni di stampa! Gli svantaggi, tuttavia, includono la mancanza di accessibilità economica di attrezzature e materiali. I ricercatori raccomandano oggi MJP per applicazioni “di precisione mediche” e fusione di gioielli.

I personaggi di diverse tecniche di stampa 3D fotoincisione.

In conclusione, i ricercatori affermano:

“… Le prestazioni limitate della resina fotosensibile e i colli di bottiglia della tecnologia di stampa 3D limitano l’applicazione della stampa 3D di fotopolimerizzazione. Una volta risolti i problemi tecnici come la polimerizzazione rapida, la stampa di grandi dimensioni e la resina ad alta viscosità, nonché lo sviluppo di materiali ad alte prestazioni, materiali biocompatibili e materiali degradabili, la stampa 3D di fotoincisione avrà una prospettiva ampia “.

Be the first to comment on "Tecniche di stampa 3D di fotopolimerizzazione relativamente mature e commercializzate"

Leave a comment