多激光全息3D列印

2020-07-20
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多激光全息3D打印
全息3D列印概念[來源:Peter Christopher / UC]

劍橋大學的研究人員已經開發出一種在3D列印中使用全息術的方法。

全息術是通過使用多個光源產生干涉場來產生和記錄三維光場的光學方法。您可能會不時看到全息圖;它們是那些奇怪的圖像,如果正確照明,它們會突然變成明顯的完整3D。

發生的情況是,照明使記錄可以再現接近原始乾涉圖樣的東西,因此原始3D圖像變得可見。

您問這與3D列印有什麼關係?我也這樣做了,但是該技術似乎有一些非常有趣的用途,尤其是在執行粉末床融合(PBF)時。

PBF和SLA問題

PBF是一種常見的3D列印過程,其中高能量​​(通常來自強大的激光)會照亮平板上細粉或樹脂上的一個小點。能量使該點熔化,最終整個層被激光跟踪。應用更多的材料,然後重複該過程。

問題是,為了獲得具有最佳形成的內部微觀結構的印刷品,必須對印刷過程的所有要素(包括環境溫度,氧氣百分比,粉末質量和激光照射)進行高精度控制。製作強度低於傳統製作工藝的3D列印很容易,因此這對3D列印的採用構成了重大障礙。

結果,許多3D列印機製造商花費了大量時間和精力來完善他們的PBF和SLA工藝,以確保獲得最佳質量的3D列印。但是,總有改進的空間,這就是全息研究可能要做的事情。

3D激光3D列印

全息方法可以更好地控制照明。UC解釋:

“但是,由於光學衍射(光波繞過障礙物的彎曲)的結果,計算機生成的全息圖可以幫助控制三維而不是二維的能量分佈。然後可以實時監控熔化過程,並可以重新計算全息圖,以控制AM過程的形狀,質量和材料。”

這克服了導致不一致的固化的材料差異問題。從理論上講,這可以被監視和控制,這可能意味著例如更堅固的金屬3D列印。這種方法也適用於聚合物PBF和SLA系統。

全層PBF?

這種新形式的激光照射還有另一種非常引人注目的可能性:一次同時生產整個層。團隊成員和超精密工程博士生Peter Christopher解釋說:

“目標是同時熔化整個金屬粉末層,從而提高製造速度,並消除當前方法中遇到的許多與熱相關的問題。”

如果我正確理解這一點,則意味著全息技術可能會為金屬和聚合物環境創造與整個PBF層所需照明對應的光場。如果足夠的能量到達列印表面的每個像素,則可能意味著PBF列印速度的極大提高,這是3D列印世界中最慢的速度之一。

當然,這只是目前的研究,但我相信潛力巨大,因此,我們可能會看到這種激光系統出現在未來的商用3D列印機中。

報導來源:劍橋大學,https://www.fabbaloo.com/blog/2020/7/10/holographic-3d-printing-with-multiple-lasers

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