CLIP連續(xù)液界制造技術(shù):顛覆性的光固化3D打印技術(shù)

連續(xù)液界制造技術(shù),也就是CLIP技術(shù)(Continuous Liquid Interface Production),由北卡羅來(lái)納大學(xué)教堂山分校化學(xué)教授、Carbon3D的CEO約瑟夫·德西蒙尼(Joseph M. DeSimone)與他的同事兼Carbon3D的首席技術(shù)官亞歷克斯·葉爾莫什金(Alex Ermoshkin)以及北卡羅來(lái)納大學(xué)的化學(xué)教授愛(ài)德華·薩穆?tīng)査够‥dward T. Samulski)合作發(fā)明。基于此技術(shù),他們獲得了2.55億元風(fēng)投,成立了Carbon公司。
為了幫助大家更好地理解CLIP技術(shù)的原理,先跟大家說(shuō)說(shuō)什么是丙烯酸酯的氧阻聚效應(yīng)。之前我們提到過(guò),光敏樹(shù)脂分為丙烯酸酯和環(huán)氧樹(shù)脂兩大類。在光照下,丙烯酸酯類樹(shù)脂容易受到氧氣的影響,導(dǎo)致固化失敗。而環(huán)氧樹(shù)脂類的光敏樹(shù)脂沒(méi)有氧阻聚效應(yīng),不會(huì)受到氧氣的影響。我們看到很多桌面級(jí)SLA打印機(jī)的光源位于樹(shù)脂槽下方,每固化一層,打印平臺(tái)會(huì)向上移動(dòng)。這是因?yàn)楣袒瘜記](méi)有氧氣的介入,使用丙烯酸酯打印的SLA物品成功率更高。
CLIP技術(shù)就是基于傳統(tǒng)的桌面級(jí)SLA技術(shù),并且利用了丙烯酸酯的氧阻聚效應(yīng):使用一種透明透氣的特氟龍膜作為樹(shù)脂槽底部,供光和氧氣通過(guò)。由于氧阻聚效應(yīng),進(jìn)入樹(shù)脂槽的氧氣會(huì)抑制離底部最近的一部分樹(shù)脂固化,形成幾十微米厚的“盲區(qū)”(dead zone)。同時(shí),紫外光會(huì)固化盲區(qū)上方的光敏樹(shù)脂。也就是說(shuō)固化的打印件并沒(méi)有像傳統(tǒng)的SLA打印機(jī)那樣黏在樹(shù)脂槽底部,所以打印時(shí)無(wú)需緩慢剝離,從而可以可以做到連續(xù)打印,實(shí)現(xiàn)比普通光固化快10倍到100倍的打印速度。

CLIP工作原理示意圖

傳統(tǒng)的SLA技術(shù)采用逐層固化、層層疊加的方式來(lái)構(gòu)造三維物體,層與層之間需中斷光照射,然后在已固化區(qū)域表面重新覆蓋光敏樹(shù)脂,再進(jìn)行光照射形成新的固化層,這種方式相對(duì)來(lái)說(shuō)比較耗時(shí)。CLIP技術(shù)最重要的兩個(gè)優(yōu)勢(shì),一個(gè)是之前提到的打印速度,比傳統(tǒng)的3D打印機(jī)要快10倍到100倍;另一個(gè)是分層理論上可以無(wú)限細(xì)膩:傳統(tǒng) 3D 打印需要把 3D 模型切成很多層,這就決定了粗糙無(wú)法消除,而連續(xù)液面生產(chǎn)模式在底部投影的光圖像可以做到連續(xù)變化,在工藝上與澆筑零件更為相似。如下圖所示,右邊傳統(tǒng)的3D打印物體因?yàn)閷訝罱Y(jié)構(gòu),抗剪切性能很差;而CLIP技術(shù)制造的物體表面細(xì)膩,表現(xiàn)出良好的機(jī)械性能。
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