新突破!利用超声波构建物体的3D打印技术

2022 年 06 月 08 日

光活化和热活化反应在聚合物聚合或熔融沉积的增材制造 (AM)-3D打印工艺中占主导地位。据报道,加拿大康考迪亚大学的研究团队提出了一种与目前工艺不同的全新增材制造工艺,该工艺称为” 直接声音打印 ” ( DSP ) 。

DSP该研究论文题为 “Direct sound printing”,已发表在 Nature Communications 上。

      研究团队在发表的论文中谈到,超声激活的声化学反应提供了一种独特的方式在具有极高温度和压力以及高加热和冷却速率的空化气泡中产生热点,这是当前增材制造技术做不到的。研究团队通过声音打印 (DSP) 技术与热固性聚二甲基硅氧烷树脂材料,打印了0-不同孔隙率和280 μm 特征尺寸的复杂几何形状。该团队指出这是目前无法通过其他方法直接打印的。研究团队在论文中介绍了 DSP 的声化学发光、高速成像和过程表征实验以及远程打印等潜在应用,并指出该方法使用超声波作为能源,成为现有增材制造的一种替代路线。论文中谈到,在该技术的当前版本中,换能器用于通过腔室的侧面将聚焦的超声波脉冲发送到包含在其中的液态聚二甲基硅氧烷 ( PDMS ) 树脂中。这样做会产生超声波场,这会导致快速振荡的微小气泡在树脂的特定点暂时形成。

      当这些气泡振荡时,它们内部的温度会上升到大约 15000 开氏度(14727 º F 或 26540 º F),并且它们内部的压力会攀升到超过 1000 巴(14504psi)。尽管温度和压力的突然升高仅持续皮秒(万亿分之一秒),也会导致树脂在气泡的确切位置固化。

       因此,通过沿预定路径逐步移动传感器,可以构建一个复杂的三维物体,一次只有一个微小的像素。除了能够生产非常小的、详细的物品外,DSP 还允许在具有不透明表面的其他结构内非侵入性地打印结构。例如,利用这项技术,飞机机械师可以在不打开飞机机身的情况下,在内部零件上进行 3D 打印维修。甚至可以在患者体内 3D 打印植入物,而无需进行手术。

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