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 микронаКомпоненты:

I. Оптическая система: "резной нож" реакции фотополимеризации

Оптическая система является ядром микронанометровой 3D - печати, которая обеспечивает затвердевание или осаждение материала с помощью высокоточного управления лучом:

Тип источника света:

Лазерные источники света: например, фемтосекундный лазер (для технологии полимеризации двух фотонов), который стимулирует двухфотонное поглощение материала ультракороткими импульсами для достижения нанометровой точности (например, система Nanoscribe может печатать 200 нм характерных размеров).

Светодиодные источники света: например, Mofang Precision UV - LED (405 нм), технология микростереолитографии с проекцией поверхности (P μSL), отверждение смолы с помощью одноразовой экспозиции динамической маски, с учетом точности (10 мкм) и эффективности (например, nanoArch) ® S140 поддерживает максимальный размер формы 94mm×52mm×45mm).

Дизайн светового пути:

Лазерная прямая запись: управление траекторией сканирования лазерного луча с помощью виброзеркала или смещения для достижения точечного отверждения (например, технология двухфотонной полимеризации).

Проекционный тип экспозиции: использование цифровой системы генерации маски (например, чип DMD) для разложения трехмерной модели на двумерные срезы и одноразового затвердевания всего слоя материала с помощью проекционного луча (например, прецизионная технология P - мкSL Mospan).

Фокус и сокращение:

В сочетании с оптическими системами микроскопического изображения (например, объективы, группы линз) фокусируйте луч до микронанометра, чтобы контролировать область реакции фотополимеризации (например, в технологии двухфотонной полимеризации диаметр фокуса может упасть ниже 100 нм).

II. Система управления движением: "Навигатор" в трехмерном пространстве

Система управления движением обеспечивает трехмерное перемещение головки печати или платформы с помощью высокоточных направляющих и двигателей:

Тип направляющей:

Линейная направляющая: обеспечивает прямое движение по трем осям X, Y и Z, гарантируя, что головка печати или платформа перемещается с точностью до микрона (например, Mospan Precision nanoArch) ® Точность позиционирования S130 составляет 1 мкм).

пьезоэлектрический керамический привод: используется для управления смещением нанометрового уровня (например, система 3D - печати CERES Micro Namel Metal управляет AFM - зондом через пьезоэлектрическую керамику для достижения субмикронной печати металлических конструкций).

Электроуправление:

Использование сервомотора с замкнутым контуром или шагового двигателя в сочетании с обратной связью кодера для достижения высокоточного управления положением (например, толщина слоя печати может быть ниже 5 мкм).

Синхронизация:

Оптическая система синхронизируется с системой движения, обеспечивая точное соответствие пути сканирования луча и положения отверждения материала (например, в технологии двухфотонной полимеризации лазерный фокус должен быть строго синхронизирован с маршрутом движения головки печати).

III. Система подачи материалов: "Строитель" микронаноструктуры

Система подачи материалов в соответствии с требованиями технологии печати, обеспечивает светочувствительные смолы, металлы, керамику и другие материалы и контролирует их поток и отверждение:

Тип материала:

Фоточувствительные смолы: Для фотоотверждения технологии (например, P - мкSL, двухфотонная полимеризация) требуется высокая прозрачность, низкая скорость усадки (например, мозаичная прецизионная биосовместимая смола).

Металлические материалы: для электрохимического осаждения или лазерного спекания (например, система CERES поддерживает более 30 металлических материалов, таких как Cu, Ag, Pt).

Керамические материалы: Высокопроницаемые конструкции достигаются путем высокотемпературного спекания (например, 3D - печать керамических деталей с микронафтами для технологии Plisen, после спекания при температуре 1700 ° C для медицинского оборудования).

Способы поставки:

Жидкая подача: подача фоточувствительных смол или солевых растворов металлов через насосы или системы управления давлением (например, система CERES распределяет ионные растворы металлов с помощью технологии микроконтроля потока).

Поставка порошка: используется для селективного лазерного спекания (SLS) или 3D - распыления (3DP), которое должно сопровождаться связующим веществом или лазерной плавкой (например, технология SLS использует нейлоновый порошок).

Управление отверждением:

Световое отверждение: полимерная реакция, вызванная ультрафиолетовым светом или лазером (например, UV - LED облучает смолу для ее затвердевания в технологии P - мкSL).

Термоотверждение: отверждение материала с помощью нагревательной платформы или инфракрасного света (например, использование термопластичных высокомолекулярных материалов в некоторых технологиях FDM).

Электрохимическое осаждение: восстановление ионов металлов в металлы посредством электролитических реакций (например, в системе CERES используется электрохимический метод печати субмикронных металлических конструкций).

IV. СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: "Стабилизаторы" производства микрона

Система контроля окружающей среды контролируется температурой, влажностью, вибрацией и другими параметрами для обеспечения стабильности процесса печати:

Контроль температуры:

Терморезонаторы: поддержание стабильной температуры в среде печати (например, фоточувствительная смола должна быть напечатана таким образом, чтобы избежать изменения скорости усадки, вызванного колебаниями температуры).

Местное нагревание: нагревание определенной области для содействия отверждению или плавлению материала (например, в технологии FDM сопло нагревает расплавленный термопластичный материал).

Контроль влажности:

Предотвращение увлажнения материала приводит к изменениям производительности (например, керамические материалы должны быть напечатаны в сухой среде, чтобы избежать трещин).

Вибрационная изоляция:

Для уменьшения влияния внешних вибраций на точность печати (например, двухфотонная полимеризация требует субмикронной вибрационной изоляции) используются аэродинамические вибрационные стенды или активные системы амортизации.

Контроль чистоты:

Работайте в сверхчистой среде, чтобы предотвратить загрязнение микронаноструктур пылью (например, для изготовления полупроводниковых приборов требуется уровень чистоты Class 100).

V. Программные системы: "Умный мозг" микронано - дизайна

Программная система реализует трехмерную обработку моделей, планирование пути печати и мониторинг процесса:

Программное обеспечение моделирования:

Поддерживаются такие форматы, как CAD, STL и другие, а также обработка срезов (например, разложение трехмерных моделей на двумерные срезы, толщина каждого слоя может быть ниже 5 мкм).

Алгоритм планирования пути:

Оптимизируйте путь печати, чтобы уменьшить структуру поддержки и повысить эффективность (например, сложные интеллектуальные алгоритмы разреза Mofang автоматически генерируют превосходные параметры печати).

Мониторинг процессов и обратная связь:

Мониторинг состояния печати в режиме реального времени (например, прогресс фотозатвердевания, подача материала) и настройка параметров с помощью обратной связи датчика (например, система CERES контролирует точность 3D - структуры посредством перемещения стола смещения и кончика иглы).

Поддержка последующей обработки:

Обеспечивает руководство процессом переработки, таким как удаление опорных конструкций, полировка поверхности и т. Д. (например, микроструйный чип должен быть напечатан путем обработки покрытия, чтобы сформировать гидрофильную поверхность).