中大與美合作研發超高速3D打印技術

2019-12-12
来源:香港商报

  【香港商報网訊】記者周偉立報道:中文大學團隊與美國「勞倫斯利佛摩國家實驗室」合作研發出「飛秒雷射投影雙光子聚合光刻」3D打印技術,將雷射3D打印過程由逐點寫入改革成整個平面寫入,令打印速度提升數千至1萬倍,並降低打印成本達九成八,相信未來可被更廣泛的應用於各個領域。

  飛秒雷射投影雙光子聚合光刻

  常見的3D高精度打印技術應用即雙光子聚合系統(TPP),原理是以雷射光串逐點寫入,再分層製造,即使是小型器件亦要花上數天以至上星期掃描打印,過程費時又昂貴,更大大限制了這項技術在大規模生產中的應用。中大工程學院機械與自動化工程學系教授陳世祈及其團隊,與美國「勞倫斯利佛摩國家實驗室」共同研發了「飛秒雷射投影雙光子聚合光刻」3D打印技術(FP-TPL),突破性利用新聚焦方法,同時投影100萬個光點,以形成整個光平面,取代傳統將雷射光集中於一點的做法,即只要舊技術掃描一點的時間內,新技術已可掃描一整塊平面,飛秒完成一層寫入。

  打印速度快萬倍成本省98%

  陳世祈介紹,FP-TPL不但將打印速度增加至每小時10至100立方毫米,更可將精密度提升至140×175納米,成本更降至每立方毫米1.5美元。他解釋,因為TTP系統的主要硬件包括數碼微反射鏡晶片及飛秒雷射光源,光源正是TPP系統的最大成本支出,一般壽命僅得約兩萬小時,故將掃描時間由數天縮短至幾分鐘,可大幅延長雷射光源的壽命,變相節省打印成本,由平均每立方毫米88美元下調至1.5美元,減幅達九成八。

  他表示,TPP系統採用的點掃描技術由於動作緩慢且缺乏打印支撐結構的能力,無法製造大型複雜的懸垂結構,但FP-TPL則克服了這限制,其高速打印能力可迅速將液態樹脂中部分聚合的零件在漂移之前連接在一起,以製造複雜及大型的懸垂或倒勾結構,故FP-TPL可適用於高端納米科技、先進材料、醫療用微支架及藥物傳輸技術的研發,相信因其顯著提升了速度和降低成本,在未來亦會被更廣泛的應用於各個領域,打印中型或大型器件,極具商業應用潛力,有關研究成果已於10月在《科學》刊出。

[责任编辑:蒋璐]
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