Sistema de Impresión 3D micro - NanoEs un equipo avanzado de fabricación aditiva que puede lograr la fabricación de estructuras tridimensionales de alta precisión a escala Micro e incluso nanométrica, y es ampliamente utilizado en la investigación científica de vanguardia y la fabricación de alta d, como microelectrónica, fotónica, biomedicina, Sistemas microelectromecánicos (microelectromecánicos), metamateriales y nanodispositivos. El sistema rompe las limitaciones de la tecnología de procesamiento tradicional en estructuras complejas, tamaños pequeños y diversidad de materiales, y logra una fabricación de precisión "ascendente".

Por lo general, se compone de una plataforma óptica de alta estabilidad, un sistema de control de movimiento de precisión (como una plataforma de desplazamiento de cerámica piezoeléctrica), una fuente de luz láser, un módulo de monitoreo de imágenes en tiempo real y un software de control especial. Los usuarios pueden importar a través de modelos CAD y conducir el sistema punto a punto o capa por capa después del procesamiento de Corte para construir microestructuras tridimensionales complejas, como conjuntos de microlentes, soportes biónicos, chips microfluídicos, cristales fotónicos y microrobots.

　　Sistema de Impresión 3D micro - NanoUso de:

I. modelado digital: del concepto a los datos tridimensionales

Selección de software de diseño:

Obtenga el modelo digital con un software CAD (como solidworks, Fusion 360) o un escáner tridimensional. Es necesario garantizar la estanqueidad del modelo (sin lagunas) y una estructura razonable para evitar que demasiadas partes suspendidas provoquen fallos de impresión.

Ejemplo: al diseñar un chip microfluídico, es necesario controlar con precisión el ancho del canal de flujo (por ejemplo, 50 micras) y el espaciamiento (por ejemplo, 50 micras) para satisfacer las necesidades de los experimentos biológicos.

Conversión de formato de archivo:

Exportar el modelo a formatos comunes como STL y obj facilita el procesamiento del software de Corte. Para imprimir con alta precisión, se puede elegir un formato que admita precisión submicron (como STL binario generado por un software específico).

II. procesamiento de rebanadas: descomposición tridimensional en dos dimensiones

Configuración de los parámetros del software:

El modelo se divide en secciones transversales bidimensionales de cientos a decenas de miles de capas a lo largo del eje Z utilizando software profesional de corte (como cura, prusaslier y software de apoyo mo fang).

Espesor de la capa: controlar la altura de cada capa (por ejemplo, el espesor de la capa media de la tecnología P μsl puede ser tan bajo como 5 μm), lo que afecta directamente la precisión y velocidad de impresión.

Densidad de relleno: ajustada a la demanda (por ejemplo, entre el 10% y el 20% para estructuras ordinarias y el 100% para componentes sólidos).

Estructura de soporte: soporte generado automáticamente para la Parte suspendida (por ejemplo, en la impresión 3D de micro - nanometales, la estructura suspendida de 90 ° no necesita soporte, pero el modelo complejo todavía necesita soporte auxiliar de diseño).

Generar archivo gcode:

El software de corte convierte los parámetros en códigos de instrucciones ejecutables por el dispositivo (gcode), que contienen información clave como rutas de impresión y parámetros de materiales.

Ejemplo: en la tecnología P μsl, gcode necesita controlar con precisión el tiempo de exposición del chip DMD y la escala de zoom del objetivo de proyección.

III. preparación para la impresión: regulación del medio ambiente y los materiales

Calibración del equipo:

Nivelación de la cama caliente: use papel A4 para probar la distancia entre la boquilla y la plataforma para asegurarse de que la primera capa de impresión se adhiere firmemente (por ejemplo, en la tecnología fdm, la altura de la boquilla debe ser precisa al nivel 0,1 mm).

Calibración del camino óptico: para los dispositivos P μsl o tpp, es necesario ajustar la posición del foco láser o la alineación del chip DMD para evitar la dislocación estructural causada por el desplazamiento del punto óptico.

Carga del material:

Resina fotosensible: vierte en la ranura de resina para garantizar que la superficie del líquido sea plana (en la tecnología P μsl, la fluctuación de la superficie del líquido debe controlarse dentro de ± 10 μm).

Polvo metálico / alambre: para equipos SLM o fdm, es necesario precalentar la boquilla hasta el punto de fusión del material (por ejemplo, el Pla es de 220 ° c, y el polvo metálico necesita una temperatura más alta).

Ejemplo: el sistema de Impresión 3D micro - nanometal CERES ajusta la presión de inyección de la solución de iones metálicos con una precisión inferior a 1 mbar a través del controlador de presión de microfluido.

IV. ejecución de la impresión: construyendo un mundo micro - nano capa por capa

Iniciar la impresión:

Introduzca el archivo gcode en el dispositivo y haga clic en el botón "imprimir". El equipo acumula materiales capa por capa de acuerdo con los datos de corte:

Tecnología P μsl: el led emite luz ultravioleta, genera una máscara dinámica a través de un chip DMD y expone el moldeo de curado de resina líquida.

Tecnología tpp: el láser Femtosegundo se centra en el interior del material fotosensible, desencadenando la polimerización local a través de la absorción de dos fotones, logrando una precisión nanométrica (como imprimir una estructura de tamaño característica de 5 micras).

Tecnología fdm: la boquilla de fusión caliente exprime el material fundido por el camino y lo solidifica después del enfriamiento (adecuado para prototipos rápidos, pero con baja precisión).

Monitoreo del proceso:

Retroalimentación en tiempo real: algunos dispositivos están equipados con cámaras o sensores para monitorear el Estado de impresión (como la desviación del espesor de la capa, el excedente de material).

Advertencia de error: si se detecta un fallo en la estructura de soporte o un material insuficiente, se suspende automáticamente y se pide al usuario que intervenga.

V. reprocesamiento: de las piezas impresas a los dispositivos funcionales

Limpieza:

Modelo fotocurado: enjuagar la resina no curada con alcohol (por ejemplo, el chip microfluídico impreso por P μsl debe eliminar la resina residual en el canal de flujo).

Componentes metálicos: limpieza ultrasónica para eliminar la estructura de soporte o los residuos de polvo (por ejemplo, las piezas metálicas impresas por SLM requieren decapado y pasivación).

Curado / sinterización:

Resina fotocurada: la irradiación secundaria de lámparas ultravioleta mejora la dureza (por ejemplo, las piezas transparentes impresas por DLP deben solidificarse después para reducir el amarillamiento).

Polvo metálico: la sinterización a alta temperatura aumenta la densidad (por ejemplo, las piezas de aleación de titanio impresas por SLM requieren un tratamiento térmico de más de 1200 ° c).

Tratamiento de superficie:

Pulido y pulido: quitar las capas con papel de arena o herramientas eléctricas (por ejemplo, el modelo PLA se puede remojar con líquido de pulido para mejorar la calidad de la superficie).

Colorear / recubrir: pulverizar pigmentos acrílicos o recubrimientos químicos (por ejemplo, las microestructuras requieren chapado en oro para mejorar la conductividad eléctrica).