在本文中，Chemstream 公司的 Marin Steenackers 詳細(xì)介紹了他們的新型 UV 噴墨 3D 打印技術(shù)，該技術(shù)很可能成為一項(xiàng)突破性技術(shù)，尤其是在精密應(yīng)用方面。
在過(guò)去的幾十年中，各種不同的 3D 打印技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，例如熔融沉積成型 (FDM)、激光燒結(jié) (LS) 和立體光刻 (SLA)，用于制造原型（快速成型）和成品（數(shù)字增材制造）。物體通常使用單一材料打印，因此物體具有單一的材料屬性。紫外噴墨 3D 打印是 3D 打印技術(shù)領(lǐng)域中一個(gè)相對(duì)年輕且創(chuàng)新性極強(qiáng)的分支。由于其獨(dú)特的特性組合，例如高分辨率和實(shí)現(xiàn)多材料物體的可能性，這項(xiàng)技術(shù)在數(shù)字增材制造領(lǐng)域擁有巨大的增長(zhǎng)潛力。此外，噴墨 3D 打印是一種高效的數(shù)字增材制造技術(shù)，適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
通過(guò)在單個(gè)打印作業(yè)中組合不同的打印頭，可以制造由多種交織材料組成的復(fù)雜物體，這些材料各自具有不同的機(jī)械性能（硬度、彈性等）、光學(xué)性能（顏色、不透明度、折射率、熒光等）、電性能（帶隙、導(dǎo)電性等）、化學(xué)性能（親水/疏水等）和生物活性。這使得生產(chǎn)出具有前所未有獨(dú)特性能的物體成為可能，可用于光學(xué)、汽車和生物醫(yī)療設(shè)備（微反應(yīng)器和芯片實(shí)驗(yàn)室）等各個(gè)領(lǐng)域。
ChemStream 主要專注于3D噴墨打印這一獨(dú)特生產(chǎn)工藝的應(yīng)用，例如梯度折射率（GRIN）光學(xué)元件或生物相容性多材料微反應(yīng)器的數(shù)字化制造。由于噴墨3D打印工藝的高分辨率，它是目前唯一能夠生產(chǎn)具有光學(xué)光滑表面的光學(xué)應(yīng)用物體的3D打印技術(shù)，無(wú)需上光和拋光等通常復(fù)雜且昂貴的后處理步驟。
通過(guò)與客戶密切溝通，ChemStream 設(shè)計(jì)噴墨墨水配方以及必要的打印策略，以獲得打印物體所需的特性。
UV噴墨3D打印采用UV固化墨水，以高精度將小墨滴噴射到基材上（按需噴墨）。打印機(jī)由一個(gè)或多個(gè)打印頭、一個(gè)可選的勻墨器和一個(gè)UV固化站組成。噴射完成后，墨滴在固化前可選地通過(guò)勻墨器進(jìn)行勻墨。然后，打印臺(tái)降低一層厚度，再打印下一層墨水。與傳統(tǒng)的圖形化2D噴墨打�。ㄍㄟ^(guò)同時(shí)噴射不同顏色獲得彩色圖像）類似，具有不同材料特性的墨水可以同時(shí)打印。
為了打印復(fù)雜的幾何形狀，需要一種可以在打印作業(yè)后去除的支撐墨水。市面上有各種用于噴墨 3D 打印的支撐墨水。大多數(shù)支撐墨水是相變墨水，其中固體蠟在其熔化溫度以上噴射，或者是紫外線固化墨水，可以在堿性浴中固化后水解。在這兩種選擇中，實(shí)際上不可能創(chuàng)建非常窄的通道，因?yàn)橹文疅o(wú)法輕易去除，或者在可能同樣損壞物體材料的非常惡劣的條件下去除。因此，ChemStream 開(kāi)發(fā)了一種水溶性紫外線固化噴墨墨水，可以在普通自來(lái)水中快速去除。這種支撐墨水技術(shù)與先進(jìn)的打印策略相結(jié)合，構(gòu)成了制造微流體通道的基礎(chǔ)，而微流體通道對(duì)于高端生物反應(yīng)器、微反應(yīng)器和微流體混合器是必不可少的。
將不斷涌現(xiàn)的新材料需求轉(zhuǎn)化為工業(yè)應(yīng)用的3D噴墨墨水是一個(gè)引人入勝的多學(xué)科研究領(lǐng)域。應(yīng)對(duì)新挑戰(zhàn)不僅可以通過(guò)設(shè)計(jì)和合成新的分子成分以及先進(jìn)的配方技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，還可以通過(guò)開(kāi)發(fā)新的打印策略和數(shù)字化制造工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。UV噴墨3D打印憑借其獨(dú)特的特性組合，為未來(lái)的材料科學(xué)和數(shù)字化制造開(kāi)辟了廣闊的全新可能性。
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