Jump to content

Быстрая печать большой площади

Рисунок 1. Объект размером 30 x 30 x 1,2 м, созданный с помощью HARP. Взято из ссылки. [1].
Рисунок 2. Схема 3D-печати с использованием HARP. Взято из ссылки. [1].

Быстрая печать большой площади (HARP) — это метод стереолитографии (SLA), который обеспечивает непрерывную высокопроизводительную печать больших объектов на высоких скоростях ( рис. 1 ). [ 1 ] Этот метод был представлен в 2019 году исследовательской группой Миркина в Северо-Западном университете для устранения недостатков, связанных с традиционными производственными процессами SLA. Поскольку реакции полимеризации , участвующие в SLA, являются сильно экзотермическими процессами , производство объектов с высокой производительностью связано с высокими температурами, которые могут привести к структурным дефектам. HARP решает эту проблему, используя границу скольжения твердого тела и жидкости ( рис. 2) . [ 1 ] ), который охлаждает смолу , отводя тепло из системы. Это позволяет быстро изготавливать большие конструкции без температурных дефектов, присущих другим процессам SLA.

Дизайн и преимущества

[ редактировать ]

Аддитивное производство , или 3D-печать , позволило быстро создавать прототипы сложных структур, недоступных с помощью традиционных производственных процессов, и нашло конкретное применение в тканевой инженерии и производстве высокопрочных материалов. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] SLA является одним из таких подходов, который обычно использует ультрафиолетовый свет для отверждения фотоактивной смолы на вертикально движущейся пластине. [ 7 ] Стереолитография традиционно реализуется путем печати последовательных 2D-слоев между вертикально движущейся пластиной и дном ванны для создания трехмерного (3D) объекта. Этот процесс занимает много времени, поскольку каждый слой необходимо механически отделить от дна ванны со смолой, прежде чем можно будет напечатать следующий слой. В последних достижениях используется кислородная «мертвая зона» между дном ванны и полимеризуемым объектом для достижения непрерывного производства поверхности раздела жидкостей (CLIP). [ 8 ] [ 9 ] Поскольку объект полимеризации больше не контактирует со дном ванны со смолой, механическое расщепление не требуется, что делает CLIP непрерывным стереолитографическим процессом. CLIP используется Carbon 3D для производства деталей примерно в 100 раз быстрее, чем традиционные методы SLA. Однако при таких скоростях печати тепло, выделяемое в результате экзотермических реакций полимеризации, может привести к деформации печатного объекта. [ 1 ] [ 9 ] [ 10 ]

Рисунок 3. Сравнение температур, возникающих при печати SLA с использованием HARP при (A) отсутствии потока масла; (B) масло течет, но не охлаждается; или (C) подача масла и охлаждение масла с помощью теплообменника. Время между панелями ~500 с; Масштабные линейки = 25 мм. Взято из ссылки. [1].

HARP использует циркулирующий слой фторированного масла под смолой для отвода тепла на границе между маслом и смолой, охлаждая систему ( рис. 2). [ 1 ] ). Фторированное масло циркулирует со скоростью, обеспечивающей образование границы скольжения твердого тела и жидкости и, следовательно, низкую адгезию между печатным объектом и прозрачной ванной. Граница скольжения обеспечивает однородность топологии и температуры по всему интерфейсу и обеспечивает непрерывную печать, но со значительно более высокой производительностью, чем CLIP. Рассеяние тепла является следствием прямого контакта между фторированным маслом и горячей полимеризующейся смолой, поскольку тепло эффективно передается от смолы к маслу. Затем горячее масло выливают из реакционной бани, охлаждают, фильтруют и затем снова вводят в систему. Таким образом достигается контроль над температурой системы. Даже печать небольших структур с помощью процесса SLA с высокой производительностью без охлаждения приводит к температурам, при которых происходит деформация желаемой структуры ( рис. 3А). [ 1 ] ). Напротив, когда HARP используется с охлаждением, наблюдается заметное снижение температуры без снижения качества детали ( рис. 3C). [ 1 ] ). HARP также совместим с традиционными стереолитографическими смолами; это было продемонстрировано на примере полиуретанакрилата, бутадиенового каучука и на основе карбида кремния керамики . На момент написания HARP напечатала самую большую на сегодняшний день конструкцию на основе 3D-печати SLA (0,30 x 0,30 x 1,2 метра) примерно за три часа ( рис. 1) . [ 1 ] ).

Профессор Чад Миркин , доктор Джеймс Хедрик и доктор Дэвид Уокер основали Azul3D (ранее CDJ Technologies) с целью коммерциализации платформы HARP. [ нужна ссылка ]

  1. ^ Jump up to: а б с д и ж г Уокер, Дэвид А.; Хедрик, Джеймс Л.; Миркин, Чад А. (18 октября 2019 г.). «Быстрая, крупнообъемная, термоуправляемая 3D-печать с использованием мобильного жидкостного интерфейса» . Наука . 366 (6463): 360–364. Бибкод : 2019Sci...366..360W . дои : 10.1126/science.aax1562 . ISSN   0036-8075 . ПМЦ   6933944 . ПМИД   31624211 .
  2. ^ Фам, Д.Т. (2001). Быстрое производство: технологии и применение быстрого прототипирования и быстрой оснастки . Димов, СС Лондон: Springer London. ISBN  978-1-4471-0703-3 . OCLC   853258754 .
  3. ^ Ваези, Мохаммед; Зейтц, Герман; Ян, Шуфэн (25 ноября 2012 г.). «Обзор технологий 3D-микроаддитивного производства». Международный журнал передовых производственных технологий . 67 (5–8): 1721–1754. дои : 10.1007/s00170-012-4605-2 . ISSN   0268-3768 . S2CID   14563218 .
  4. ^ Вонг, Кауфуи В.; Эрнандес, Альдо (2012). «Обзор аддитивного производства» . ISRN Машиностроение . 2012 : 1–10. дои : 10.5402/2012/208760 . ISSN   2090-5130 .
  5. ^ Колози, Кристина; Шин, Су Рён; Манохаран, Виджаян; Масса, Соланж; Константини, Марко; Барбетта, Андреа; Докмечи, Мехмет Ремзи; Дентини, Мариэлла; Хадемхосейни, Али (26 ноября 2015 г.). «Микрофлюидная биопечать гетерогенных трехмерных тканевых конструкций с использованием биочернил низкой вязкости» . Продвинутые материалы . 28 (4): 677–684. дои : 10.1002/adma.201503310 . ПМЦ   4804470 . ПМИД   26606883 .
  6. ^ Мут, Джозеф Т.; Диксон, Патрик Г.; Войш, Логан; Гибсон, Лорна Дж.; Льюис, Дженнифер А. (21 февраля 2017 г.). «Архитектурная ячеистая керамика с индивидуальной жесткостью благодаря прямому письму пеной» . Труды Национальной академии наук . 114 (8): 1832–1837. Бибкод : 2017PNAS..114.1832M . дои : 10.1073/pnas.1616769114 . ISSN   0027-8424 . ПМК   5338428 . ПМИД   28179570 .
  7. ^ Стереолитография: материалы, процессы и приложения . Бартоло, Пауло. Нью-Йорк: Спрингер. 2011. ISBN  978-0-387-92904-0 . OCLC   719362712 . {{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  8. ^ Тамблстон, младший; Ширванянц Д.; Ермошкин Н.; Янушевич Р.; Джонсон, Арканзас; Келли, Д.; Чен, К.; Пиншмидт, Р.; Роллан, JP; Ермошкин А.; Самульский, ET (20 марта 2015 г.). «Непрерывное производство 3D-объектов с жидкостным интерфейсом» . Наука . 347 (6228): 1349–1352. Бибкод : 2015Sci...347.1349T . дои : 10.1126/science.aaa2397 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   25780246 . S2CID   7623328 .
  9. ^ Jump up to: а б Янушевич, Рима; Тамблстон, Джон Р.; Кинтанилья, Адам Л.; Мечем, Сью Дж.; Дезимоун, Джозеф М. (18 октября 2016 г.). «Бесслойное производство с непрерывным производством раздела жидкостей» . Труды Национальной академии наук . 113 (42): 11703–11708. Бибкод : 2016PNAS..11311703J . дои : 10.1073/pnas.1605271113 . ISSN   0027-8424 . ПМК   5081641 . ПМИД   27671641 .
  10. ^ Корчоне, К. Эспозито; Греко, А.; Маффеццоли, А. (22 февраля 2006 г.). «Эволюция температуры при построении стереолитографии с использованием коммерческой эпоксидной смолы». Полимерная инженерия и наука . 46 (4): 493–502. дои : 10.1002/pen.20488 . ISSN   0032-3888 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: f750b8a8b73b43b75d0a2e69e9418320__1694412540
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/f7/20/f750b8a8b73b43b75d0a2e69e9418320.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
High-area rapid printing - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)