Система 3D - печати микронаЭто передовое аддитивное производственное оборудование, способное производить высокоточные трехмерные структуры в микронных и даже нанометровых масштабах, широко используется в передовых научных исследованиях и производстве высоких D, таких как микроэлектроника, фотоника, биомедицина, микромеханические и электрические системы (MEMS), метаматериалы и наноустройства. Система преодолела ограничения традиционных технологий обработки с точки зрения сложных конструкций, малых размеров и разнообразия материалов и реализовала точное производство « снизу вверх».

Он обычно состоит из высокостабильных оптических платформ, прецизионных систем управления движением (таких как пьезоэлектрическая керамическая станция смещения), лазерных источников света, модулей мониторинга изображений в реальном времени и специального программного обеспечения управления. Пользователи могут импортировать через модель CAD и создавать сложные трехмерные микроструктуры, такие как массивы микролинз, бионические кронштейны, микрочипы с управлением потоком, фотонные кристаллы и микророботы, по точкам или слоям после обработки срезом.

　　Система 3D - печати микронаСпособ использования:

Цифровое моделирование: от концепции к трехмерным данным

Выбор программного обеспечения для проектирования:

Используйте программное обеспечение CAD (например, SolidWorks, Fusion 360) или трехмерный сканер для получения цифровых моделей. Необходимо убедиться, что модель водонепроницаема (без уязвимостей) и структурирована разумно, чтобы избежать слишком большого количества пустых частей, которые могут привести к сбою печати.

Пример: при проектировании микросхем управления потоком требуется точный контроль ширины канала (например, 50 мкм) и расстояния между ними (например, 50 мкм) для удовлетворения потребностей биологических экспериментов.

Преобразование формата файла:

Экспорт моделей в общие форматы, такие как STL и OBJ, облегчает обработку программного обеспечения для резки. Для высокоточной печати можно выбрать формат, поддерживающий субмикронную точность (например, двоичный STL, генерируемый конкретным программным обеспечением).

II. Обработка срезов: разложение 3D на 2D

Параметры программного обеспечения:

Используя профессиональное программное обеспечение для среза (например, Cura, PrusaSlicer, Mofan Computer), модель рассредоточена по оси Z на сотни - десятки тысяч слоев двумерного сечения.

Толщина слоя: Контролируйте высоту каждого слоя (например, средняя толщина слоя с технологией P - мкSL может быть ниже 5 мкм), что напрямую влияет на точность и скорость печати.

Плотность заполнения: корректируется по требованию (например, 10% - 20% для обычных конструкций и 100% для сплошных деталей).

Поддерживающая конструкция: автоматически генерируется поддержка для подвесной части (например, в 3D - печати микронанометаллов, подвесная конструкция 90° не нуждается в поддержке, но сложная модель все еще нуждается в проектировании вспомогательной поддержки).

Создание файла GCode:

Программное обеспечение для резки преобразует параметры в исполняемый командный код устройства (GCode), который содержит ключевую информацию о пути печати, параметрах материала и т. Д.

Пример: Технология P - мкSL требует, чтобы GCode точно контролировал соотношение времени экспозиции чипа DMD и масштабирования проекционного объектива.

III. Подготовка к печати: регулирование окружающей среды и материалов

Калибровка оборудования:

Равновесие с горячим слоем: используйте бумагу A4 для проверки расстояния между соплом и платформой, чтобы убедиться, что первый слой печати прочно прикреплен (например, в технологии FDM высота сопла должна быть точной до 0,1 мм).

Калибровка оптического пути: для устройств P - μSL или TPP необходимо настроить фокус лазера или выравнивание чипа DMD, чтобы избежать структурных дислокаций, вызванных смещением пятна.

Загрузка материалов:

Светочувствительные смолы: Налейте в смоляную ванну, чтобы обеспечить выравнивание уровня жидкости (в технологии P - мкSL колебания уровня должны контролироваться в пределах ±10 мкм).

Металлический порошок / проволока: Для устройств SLM или FDM требуется предварительное нагревание сопла до точки плавления материала (например, PLA 220°C, металлический порошок требует более высокой температуры).

Пример: система 3D - печати микронанометаллов CERES регулирует давление выталкивания ионного раствора металла с точностью < 1mbar.

IV. Выполнение печати: Построение микронаномира по слоям

Запуск печати:

Импортируйте файл GCode в устройство и нажмите кнопку "Печать". Оборудование накапливает материал по слоям по данным среза:

Технология P - мкSL: светодиоды излучают ультрафиолетовый свет, через чип DMD, чтобы создать динамическую маску, экспозицию жидкой смолы отверждения.

Технология TPP: фемтосекундный лазер фокусируется внутри светочувствительного материала, вызывая локальную полимеризацию с помощью двухфотонного поглощения, достигая нанометровой точности (например, печатая 5 - мкм характеристической размерной структуры).

Технология FDM: термоплавленные сопла вытесняют расплавленный материал по пути и отверждаются после охлаждения (для быстрого прототипирования, но с меньшей точностью).

Мониторинг процессов:

Обратная связь в режиме реального времени: некоторые устройства оснащены камерами или датчиками для мониторинга состояния печати (например, отклонение толщины слоя, остаток материала).

Предупреждение об ошибке: при обнаружении неисправности опорной структуры или недостаточности материала автоматически приостановите работу и предложите пользователю вмешаться.

V. Последующая обработка: от распечатки до функционального устройства

Очистка:

Модель фотоотверждения: промывание нерастворившихся смол спиртом (например, микроструйный чип, напечатанный P - мкSL, должен удалять остаточные смолы в канале).

Металлические компоненты: ультразвуковая очистка удаляет опорные конструкции или остатки порошка (например, металлические детали, напечатанные SLM, должны быть подвергнуты травлению и пассивации).

Закрепление / спекание:

Фотоотвержденные смолы: вторичное облучение ультрафиолетовыми лампами повышает твердость (например, прозрачные детали, напечатанные DLP, требуют последующего отверждения для уменьшения желтого изменения).

Металлический порошок: высокотемпературное спекание повышает плотность (например, детали из титанового сплава, напечатанные SLM, требуют термической обработки более 1200°C).

Обработка поверхности:

шлифовальная полировка: удаление слоя с помощью наждачной бумаги или электрического инструмента (например, модель PLA может быть пропитана полировкой для повышения качества поверхности).

Цвет / покрытие: напыление акриловой краской или химическим покрытием (например, микронаноструктуры должны быть покрыты золотом для повышения электропроводности).