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NIST新技术能够精确测量聚合物加工过程,改善SLA 3D打印性能
2018-11-26

[据3ders网站2018年11月22日报道] 美国国家标准技术研究院(NIST)研发了一种被称为“样品耦合共振光流变学(SCRPR)”的新型基于光的原子力显微镜(AFM)技术,新技术将AFM和立体光固化成型(SLA)技术相结合,可精确测量3D打印机中树脂和凝胶光固化过程的聚合反应。
SLA 3D打印机可快速地将树脂材料进行固化,打印出来的部件看起来近乎完美,但在分子层面,固化过程中极小的不一致性将会影响打印件的物理特性,使其变得更脆或不致密。NIST研发的新技术可解决这些问题,它可以观察并分析树脂固化过程中单个体素的细微变化,体素是三维空间的体积最小单位,类似于二维空间的像素。
研究人员表示,SCRPR技术的测量精度达到亚微米空间分辨率和亚毫秒时间分辨率,这比传统的测量技术要小数千倍且速度更快。使用该方法研究聚合物的加工过程,可精确收集关键数据,以优化树脂材料的物理特性和化学特性,以及提高材料的固化时间。通过在商用树脂测试该技术,研究人员发现液-固时间已缩短至12毫秒。
研究人员通过改进商用AFM探针以使用紫外激光在探针与样品的接触位置形成聚合物,并在聚合过程中跟踪测量两个值:共振频率和能量消耗,然后用数学模型分析这些数据指标,以确定材料的特性,如刚度和阻尼。聚合过程可通过共振频率的增加来表示,并且构建单个体素的形貌图实现聚合变化的可视化。
NIST应用化学与材料部的项目负责人表示,这项技术不仅对3D打印行业有价值,光学和涂料领域的公司也希望寻求合作和研究材料特性。一些3D打印公司花费大量资金进行研发,以使他们的机器快速精准的固化树脂。SLA技术是目前最快的3D打印类型之一,通过SCRPR技术将其在技术和方法上改进,将会推动3D打印进入下一个高速发展时代。(北方科技信息研究所 王召阳)

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