С технологией 3D - печати в производстве микросхем с управлением потоком, чтобы показать преимущества быстрого прототипирования и сложного структурного формования, в биомедицину, химический анализ и другие области нового импульса развитияТем не менее, высокая стоимость производства и серьезные отходы смоляных материалов, вызванные процессом фотоотверждения печати, также постепенно становятся ключевым узким местом, ограничивающим крупномасштабное применение и продвижение этой технологии в области научных исследований и промышленности. Данные показывают, что после завершения одной задачи печати доля остаточной смолы может достигать около 90%. Мономеры метилакрилата, содержащиеся в этих остатках, не только являются сложными процедурами последующей обработки и дорогостоящими для удаления, но также могут таить в себе экологические риски.В последнее время изИталияУниверситет Катании.Исследовательская группачерезсистемаЭксперименты показали,Восстановленная фотоотвержденная смола может быть повторно использована более трех раз, а оптические свойства изготовленных устройств с микропотоком практически не уменьшаются.Это прорывное открытие обеспечивает ключевую техническую поддержку индустрии 3D - печати для достижения целей устойчивого развития. Данное исследование являетсяМикрооптофлуидные устройства с помощью проекционной микростереолитографии: влияние повторного использования смолы на производительность оптического датчика"По теме, опубликованной в международных журналахМеждународный журнал передовых технологий производства"Вверх.
Исследовательская группа разработала полный наборТехнология регенерации смолы，Включает в себя пять ключевых этапов: рекуперация смолы, первичная фильтрация (100 - 200 мкм металлического сетчатого сита), вторичная фильтрация (0,45 - 1 мкм пленочной вакуумной фильтрации PTFE), равномерное смешивание (3000 rpm / 5 мин) и светонепроницаемое хранение.Этот процесс эффективно удаляет примеси и частично отвержденные частицы из остаточной смолы, обеспечивая химическую стабильность регенерированной смолы.Рисунок 1. Micro‑optofluidic (MOF) для обнаружения пробок в газожидкостном сегменте)Принцип работы оборудования.
В эксперименте использовались три партии смолы: новая смола, первичная регенерация смолы и вторичная регенерация смолы, соответственно, для изготовления трех одинаковых Т - образных устройств микроконтроля потока. Эти микроустройства предназначены для оптического обнаружения абсорбции,Исследовательская группа использует технологию микростереолитографии с прецизионной поверхностью MOPANOARCH (P - мкSL).®S140， Точность: 10 мкм) Печать в одном видеДополнительная сборка не требуется.
Рисунок 2. Устройства с 3D - печатной органической рамкой (MoF), изготовленные с помощью технологии PмкSL (помеченные как Dev - 1, Dev - 2 и Dev - 3 соответственно).
Анализируя спектр полного отражения (FTIR - ATR) инфракрасного затухания преобразования Фурье, исследователи обнаружили лишь незначительные изменения в химической структуре регенерированных смол. В 1635cm ⁻1 (C = C растягивающая вибрация) и 810cm ⁻1 (C = C извилистая вибрация за пределами поверхности C - H) пиковая прочность поглощения несколько снизилась, что свидетельствует о незначительном снижении содержания мономера метилакрилата. Это изменение в основном связано с явлением темного отверждения во время печати и предварительной полимеризацией, вызванной микрорассеянием света, при этом общая химическая структура смолы остается стабильной.
Рисунок 3. Спектральное сравнение FTIR, собранное в диапазоне 1800 - 650 см⁻1 на четырех различных квадрантных Qki различных партий смол: свежие фотоотвержденные смолы (Dev - 1, синяя кривая); Одноразовая переработка смолы (Dev - 2, светло - голубая кривая); Вторичная переработка смолы (Dev - 3, желтая кривая). Пики, обозначенные 1 и 2, составляют соответственно 1635 и 810 см1.Оптические свойства являются основным индикатором микропроцессоров. Исследователи измеряли светопроницаемость прибора на длине волны 589 нм (натриевая D - линия) с помощью спектрофотометра и использовали специальную регрессионную модель для расчета коэффициента преломления. Эксперимент провел пять повторных измерений в четырех различных областях каждого устройства, чтобы обеспечить надежность данных.Рисунок 4. Пространственная компоновка исследуемого квадранта Qki (i = 1,... 4) для каждого рассмотренного устройства управления потоком света k - th (k = 1,2,3).Результаты показывают, что коэффициент преломления устройства, изготовленного из трех смол, составляет 1.7044 (новая смола), 1.7043 (однократная регенерация) и 1.7042 (вторичная регенерация) соответственно, разница составляет всего 0.012%. Двухфакторный дисперсионный анализ показывает, что ни количество повторного использования смолы, ни область измерения не оказывают существенного влияния на коэффициент преломления (p значение > 0,05).Рисунок 5. Блок - схема получения значения расчетного коэффициента преломления для 3D - печатной смолы (см.).Рисунок 6. Сравнение спектров пропускания, полученных на Qki в четырех различных квадрантах (n = 1): свежие фотоотвержденные смолы (Dev - 1, Blue Crown); Одноразовая переработка смолы (Dev - 2, светло - голубая кривая); Вторичная переработка смолы (Dev - 3, желтая кривая).На этапе функциональной проверки исследовательЧэньБыла создана платформа для обнаружения газо - водяного потока для оценки характеристик устройства с помощью системы метода экспериментального проектирования (DoE). В ходе эксперимента изучалось влияние трех факторов: мощности лазера (1 мВт и 5 мВт), скорости потока (0,1 - 0,3 мЛ / мин) и типа смолы на способность оптического обнаружения.Результаты показывают, что все устройства могут четко различать газовую и жидкую фазы в жидкостном потоке, а форма сигнала остается стабильной. Статистический анализ подтверждает, что нет существенной разницы в характеристиках обнаружения различных партий смолы, что доказывает, что регенерированная смола достигает функциональных потребностей устройства микроуправления потоком.Рисунок 7. Трехмерная диаграмма воздействия исследуемого отклика, в которой высота столба представляет собой среднее значение отклика в каждом сценарии исследования, а круглые метки представляют собой отдельные собранные значения наблюдений.Резюме: Это исследование демонстрирует возможность повторного использования фотоотвержденных смол при производстве устройств управления потоком света.Благодаря строгому экспериментальному проектированию и оценке производительности системы, исследователи подтвердилиДаже после двух рециркуляций оптические свойства смолы остаются стабильнымиВозможности оптического обнаружения устройства не затронуты. Этот результат не только обеспечивает устойчивое решение для индустрии 3D - печати, но и для технологий микроконтроля потока в биомедицинских исследованиях и клинической диагностикеШирокое применениеПуть проложен. Инновационная практика снижения затрат и воздействия на окружающую среду в соответствии с предпосылкой обеспечения производительности объясняет интеграцию зеленого производства и точной инженерии.
