微(wei)尺度3D打(da)印(yin)設(she)備(bei)是(shi)壹(yi)種(zhong)能夠在(zai)微(wei)米甚至(zhi)納(na)米級別(bie)進(jin)行精確(que)打(da)印(yin)的(de)先進(jin)設(she)備(bei),它的出(chu)現為(wei)科(ke)學研(yan)究(jiu)和精密(mi)制(zhi)造(zao)提供了新(xin)的可能性。其工作(zuo)原理(li)主(zhu)要基(ji)於(yu)光固化原理(li),特別是(shi)面(mian)投(tou)影微(wei)立(li)體(ti)光(guang)刻(ke)(PμSL)技術(shu)。該技術(shu)使(shi)用(yong)高(gao)精密(mi)紫(zi)外(wai)光刻(ke)投(tou)影系統(tong),將(jiang)需(xu)打(da)印(yin)圖(tu)案(an)投(tou)影到(dao)樹脂(zhi)槽液面,在(zai)液(ye)面固化樹脂(zhi)並快(kuai)速微(wei)立(li)體(ti)成(cheng)型(xing),從(cong)數(shu)字(zi)模型(xing)直(zhi)接(jie)加工三(san)維(wei)復雜(za)的(de)模(mo)型(xing)和樣件(jian)。通(tong)過(guo)層層疊加的方(fang)式,最(zui)終(zhong)構建(jian)出(chu)所需(xu)的三(san)維(wei)結(jie)構。
微(wei)尺度3D打(da)印(yin)設(she)備(bei)的結(jie)構主(zhu)要包(bao)括以(yi)下(xia)部分(fen):
1、光學系(xi)統(tong)
光(guang)源:常(chang)見(jian)的(de)有(you)紫(zi)外(wai)光LED、激(ji)光等(deng)。如(ru)摩(mo)方(fang)精密(mi)的nanoArch S130系(xi)統(tong)采用(yong)UV-LED(405nm)作(zuo)為(wei)光(guang)源,為(wei)光(guang)固(gu)化樹脂(zhi)的(de)固化提供能量(liang)。
數(shu)字(zi)微(wei)鏡器(qi)件(jian)(DMD):在(zai)面(mian)投(tou)影微(wei)立(li)體(ti)光(guang)刻(ke)技術(shu)中(zhong)起關鍵(jian)作用(yong),可(ke)將圖(tu)像數(shu)據(ju)轉化為(wei)動(dong)態(tai)掩模,控(kong)制(zhi)光源光(guang)線的(de)投(tou)射形狀(zhuang)和位(wei)置,從(cong)而(er)在(zai)樹(shu)脂表(biao)面生(sheng)成(cheng)特定(ding)圖案(an)的光(guang)斑(ban)。
2、運動(dong)系(xi)統
Z軸移(yi)動(dong)臺(tai):用(yong)於(yu)精確(que)控(kong)制(zhi)打(da)印(yin)平(ping)臺(tai)在(zai)垂直(zhi)方(fang)向上(shang)的(de)移(yi)動(dong),確(que)保(bao)每(mei)層樹脂塗層的厚度均勻壹(yi)致,以(yi)及在(zai)打(da)印(yin)過(guo)程(cheng)中(zhong)實現層與層之間的精確(que)堆(dui)疊。
X、Y軸移(yi)動(dong)臺(tai)或振鏡(jing)系統(tong):在(zai)壹(yi)些(xie)設(she)備(bei)中(zhong),通(tong)過(guo)X、Y軸移(yi)動(dong)臺(tai)帶動(dong)打(da)印(yin)平(ping)臺(tai)或光源在(zai)水(shui)平面上(shang)移(yi)動(dong),實(shi)現逐點(dian)掃描(miao)或整(zheng)面曝光;而(er)在(zai)另(ling)壹(yi)些(xie)設(she)備(bei)中(zhong)則采用(yong)振鏡(jing)系統(tong)來(lai)快速改變光束(shu)的方(fang)向,提(ti)高(gao)打(da)印(yin)效(xiao)率。
3、供料系(xi)統
樹脂槽或(huo)供料容(rong)器(qi):儲(chu)存光(guang)敏(min)樹脂(zhi)材(cai)料,為(wei)打(da)印(yin)提(ti)供原料。其(qi)設(she)計通(tong)常(chang)要考慮樹脂(zhi)的流動(dong)性和液位(wei)控(kong)制(zhi),以確(que)保(bao)在(zai)打(da)印(yin)過(guo)程(cheng)中(zhong)能夠穩(wen)定(ding)地供應樹脂。
供料泵(beng)或氣(qi)壓(ya)裝(zhuang)置(zhi):將(jiang)樹脂(zhi)從(cong)供料容(rong)器(qi)輸(shu)送(song)到(dao)打(da)印(yin)區(qu)域(yu),保(bao)證樹脂的持(chi)續(xu)供應,並且可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)調(tiao)節(jie)輸送(song)速度來(lai)控(kong)制(zhi)樹脂(zhi)的塗(tu)布厚度和均(jun)勻性。
4、控(kong)制(zhi)系統(tong)
控(kong)制(zhi)軟件:負(fu)責整(zheng)個打(da)印(yin)過(guo)程(cheng)的控(kong)制(zhi),包(bao)括模(mo)型(xing)切(qie)片(pian)、路(lu)徑(jing)規劃(hua)、參數(shu)設(she)置(zhi)、設(she)備(bei)監控(kong)等(deng)。它可以(yi)將(jiang)三(san)維(wei)模(mo)型(xing)轉化為(wei)壹(yi)系列(lie)的指令,發送(song)給(gei)運動(dong)系(xi)統和光(guang)學系(xi)統(tong),協(xie)調(tiao)各(ge)部件(jian)的(de)工(gong)作,確保(bao)打(da)印(yin)的(de)準(zhun)確性和穩定(ding)性。
電子(zi)控(kong)制(zhi)板(ban):接(jie)收(shou)控(kong)制(zhi)軟件的指令(ling),並將(jiang)其(qi)轉化為(wei)電信(xin)號(hao),驅動(dong)運動(dong)系(xi)統的電機、光源的(de)開關、供料系(xi)統的泵等硬(ying)件(jian)設(she)備(bei),實現對(dui)打(da)印(yin)過(guo)程(cheng)的精確(que)控(kong)制(zhi)。
5、檢測(ce)系統(tong)
傳(chuan)感器(qi):如(ru)光電傳(chuan)感器(qi)、液(ye)位(wei)傳(chuan)感器(qi)等(deng),用(yong)於(yu)實時監(jian)測(ce)打(da)印(yin)過(guo)程(cheng)中(zhong)的各(ge)種(zhong)參數(shu),如(ru)樹脂的(de)液位(wei)、打(da)印(yin)平(ping)臺(tai)的位(wei)置、光(guang)源的(de)強(qiang)度等。這(zhe)些(xie)傳(chuan)感器(qi)將(jiang)監(jian)測(ce)到(dao)的信(xin)息反(fan)饋給(gei)控(kong)制(zhi)系統(tong),以便(bian)及時(shi)調(tiao)整(zheng)打(da)印(yin)參數(shu),保(bao)證打(da)印(yin)質(zhi)量(liang)。
顯(xian)微(wei)鏡或攝(she)像頭(tou):部分(fen)高(gao)精度的微(wei)尺度3D打(da)印(yin)設(she)備(bei)會配備(bei)顯(xian)微(wei)鏡或攝(she)像頭(tou),用(yong)於(yu)觀察(cha)打(da)印(yin)過(guo)程(cheng)中(zhong)的細(xi)節(jie),如(ru)樹脂的(de)固化情況(kuang)、微(wei)結(jie)構的(de)成(cheng)型(xing)質量(liang)等(deng),幫(bang)助操作(zuo)人員及(ji)時發現問題(ti)並進(jin)行調(tiao)整(zheng)。