快5倍,双波长! 光固化连续增材制造!

3D打印使航空航天、医疗、汽车、制造和许多其他行业能够以前所未有的方式定制零件和原型。极大地提高了灵活性和成本效益,同时减少了浪费和缩短了生产时间,但许多3D打印的产品并不是最坚固的。

桑迪亚国家实验室的化学家和材料科学家团队希望改变这一现状。

lab▲ 更坚固的非金属材料
© 桑迪亚国家实验室

block 快五倍!

桑迪亚国家实验室开发了一种新的3D打印工艺,可以在创纪录的时间内打印出更坚固的非金属材料,且比传统3D打印快五倍

团队开发了SWOMP-选择性双波长烯烃复分解3D打印技术,正如其名称所示,使用双波长光,该团队从一种称为连续液体界面3D打印的技术以及使用双波长光进行丙烯酸聚合的3D打印方法中获得灵感。

SWOMP▲SWOMP(选择性双波长烯烃复分解 3D 打印)同时使用两种波长的光来改变某些材料的 3D 打印方式
© 桑迪亚国家实验室

通过双波长,一方面仍然在逐层打印,一方面正在使用第二波长的光来防止在桶底部发生聚合。所以打印材料不会粘在底部,这意味着可以更快地提起固化的聚合物部件,并显着加快打印过程。

这个新流程不仅仅关乎3D打印效率,也是为了让3D打印材料变得更坚固,用途更广泛。当前大多数光固化树脂材料都是丙烯酸基的,不是最强的材料。

该团队转向了二环戊二烯材料,这种材料通常用于生产油漆、清漆和塑料阻燃剂。将材料的组成部分从丙烯酸基改为烯烃基,从而可以打印出更坚硬的材料。通过开发出一种利用光更快速地聚合这种材料的方法,从而可以更有效地在3D打印中使用它。

lab2▲ 更坚固的非金属材料
© 桑迪亚国家实验室

团队希望不久的将来在火箭、发动机、电池甚至聚变应用中看到这些3D 打印部件。他们已经在与劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员讨论探索应用。

据《Continuous Additive Manufacturing using Olefin Metathesis》这篇论文,化学的发展实现了用于连续增材制造(AM)的选择性双波长烯烃复分解聚合。基于双环戊二烯的树脂配方在一个波长(例如蓝光)下的有效引发和在第二个波长(例如紫外线)下的快速催化剂分解和聚合失活。

SWOMP2▲双波长 SWOMP
© 桑迪亚国家实验室

研究发现,这种连续3D打印速率与现有3D打印技术相比具有竞争力,比传统 SLA 快得多。该技术预计将在材料和性能选择方面对增材制造产生广泛影响,并将激发新兴的双波长3D打印工艺

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