Sistema de impressão 3DÉ um equipamento avançado de fabricação aditiva capaz de alcançar a fabricação de estruturas tridimensionais de alta precisão em escala de micrônicos e até nanométricos, amplamente utilizado em pesquisas científicas de ponta e fabricação de alta dimensão, como microeletrônica, fotônica, biomédica, sistemas microeletromecânicos (MEMS), supermateriais e nanodispositivos. O sistema ultrapassa as limitações das técnicas de processamento tradicionais em termos de estruturas complexas, pequenos tamanhos e diversidade de materiais, permitindo a fabricação de precisão "de baixo para cima".

Geralmente é composto por plataformas ópticas de alta estabilidade, sistemas de controle de movimento de precisão, como mesas de deslocamento de cerâmica piezoelétrica, fontes de luz a laser, módulos de monitoramento de imagem em tempo real e software de controle dedicado. Os usuários podem importar modelos CAD para construir microestruturas tridimensionais complexas ponto a ponto ou camada por camada, como matrizes de microlentes, suportes biônicos, chips de microfluidos, cristais de fótons e robôs em miniatura.

　　Sistema de impressão 3DComponentes:

Sistema óptico: "faca de escultura" da reação de fotopolimerização

Os sistemas ópticos são o núcleo da impressão 3D micronanométrica, permitindo o endurecimento ou a deposição de materiais através do controle de feixe de alta precisão:

Tipo de fonte de luz:

Fonte de luz a laser: como o laser de festosecondo (para a tecnologia de polimerização de fótons duplos), absorção de fótons duplos de materiais excitados por pulsos ultracurtos para obter precisão em nanoescala (como o sistema Nanoscribe pode imprimir tamanhos característicos de 200nm).

Fonte de luz LED: como o LED UV de precisão quadrada (405nm), combinado com a tecnologia de microlitografia estereográfica de projeção superficial (PμSL), para curar a resina por meio de uma exposição única de máscara dinâmica, equilibrando a precisão (10μm) e a eficiência (como o nanoArch). ® O S140 suporta tamanhos máximos de moldagem de 94mm x 52mm x 45mm).

Desenho de Luz:

Laser direct-write: controla o caminho de varredura do feixe laser através de osciloscópio ou mesa de deslocamento para alcançar a cura ponto a ponto (por exemplo, tecnologia de polimerização de fótons duplos).

Tipo de exposição de projeção facial: O uso de um sistema de geração de máscara digital (como um chip DMD) divide o modelo tridimensional em cortes bidimensionais para curar toda a camada do material de uma só vez por meio de um feixe de projeção (como a tecnologia PμSL de precisão de Molecular Square).

Foco e redução:

Em combinação com sistemas ópticos de microimagem (por exemplo, objetivos, conjuntos de lentes), o raio de luz é focado na escala de nanometros para controlar a área de reação de fotopolimerização (por exemplo, na tecnologia de polimerização de dois fotões, o diâmetro de foco pode ser reduzido para abaixo de 100 nm).

Sistema de controle de movimento: o "navegador" do espaço tridimensional

O sistema de controle de movimento permite o movimento tridimensional da cabeça de impressão ou da plataforma através de guias e motores de alta precisão:

Tipo de guia:

Guia linear: fornece movimentos lineares de três eixos X, Y e Z para garantir que a cabeça de impressão ou a plataforma se mova com precisão de microns (como o nanoArch de precisão de molécula quadrada) ® S130 com precisão de posicionamento até 1 μm).

Impulsão de cerâmica piezoelétrica: para o controle de deslocamento em nanoescala (por exemplo, o sistema de impressão 3D de metais micronanométricos CERES impulsiona a sonda AFM em cerâmica piezoelétrica para a impressão de estruturas metálicas submicrônicas).

Controle do motor:

Servomotores de circuito fechado ou motores de passo, combinados com feedback do codificador, permitem um controle de posição de alta precisão (por exemplo, a espessura da camada de impressão pode ser de até 5 μm).

Sincronização:

O sistema óptico funciona em sincronia com o sistema de movimento para garantir que o caminho de varredura do feixe corresponda exatamente à posição de endurecimento do material (por exemplo, na tecnologia de polimerização de fótons duplos, o foco do laser deve estar estritamente sincronizado com o caminho de movimento da cabeça de impressão).

Sistema de abastecimento de materiais: o "construtor" da micronanoestrutura

O sistema de abastecimento de materiais fornece resinas fotosensíveis, metais, cerâmicas e outros materiais de acordo com as necessidades da tecnologia de impressão e controla seu fluxo e endurecimento:

Tipo de material:

Resinas fotosensíveis: usadas em técnicas de fotocuração (como PμSL, polimerização bifótonica), exigem alta transparência e baixa contração (como resinas de biocompatibilidade de precisão molécular).

Materiais metálicos: para sedimentação eletroquímica ou sinterização a laser (por exemplo, o sistema CERES suporta mais de 30 tipos de materiais metálicos, como Cu, Ag, Pt).

Materiais de cerâmica: alcançar estruturas de alta resistência por sinterização a alta temperatura (por exemplo, a tecnologia 3D da Pulison imprime peças de cerâmica em 3D com microns, para dispositivos médicos após sinterização a 1700 ° C).

Modo de fornecimento:

Alimentação líquida: transportação de resinas fotosensíveis ou soluções de sal metálico através de bombas ou sistemas de controle de pressão (por exemplo, o sistema CERES distribui soluções de íons metálicos através de microfluidos).

Fornecimento de pó: para sinterização seletiva a laser (SLS) ou impressão 3D (3DP), com ligantes ou fusão a laser (por exemplo, a tecnologia SLS usa pó de nylon).

Controle de curação:

Curamento fotológico: a reação de polimerização é desencadeada pela luz ultravioleta ou laser (por exemplo, na tecnologia PμSL, a exposição à resina UV-LED a faz curar).

Curamento térmico: o material é curado por meio de uma plataforma de aquecimento ou luz infravermelha (por exemplo, algumas tecnologias FDM usam materiais poliméricos termoplásticos).

Deposição eletroquímica: a redução de íons metálicos em metais por meio de uma reação eletrólisica (por exemplo, o sistema CERES usa métodos eletroquímicos para imprimir estruturas metálicas submicrônicas).

Sistema de controle ambiental: "estabilizador" fabricado em microns

O sistema de controle ambiental é controlado por parâmetros como temperatura, umidade e vibração para garantir a estabilidade do processo de impressão:

Controle de temperatura:

Câmara termostática: mantém a temperatura ambiente de impressão estável (por exemplo, a impressão de resina fotosensível deve evitar mudanças na taxa de contração causadas por flutuações de temperatura).

Aquecimento local: Aquecimento de áreas específicas para facilitar o endurecimento ou a fusão do material (por exemplo, na tecnologia FDM, o aquecimento do bocal derrete materiais termoplásticos).

Controle de umidade:

Impedir a absorção de umidade do material leva a alterações de desempenho (por exemplo, os materiais cerâmicos precisam ser impressos em ambientes secos para evitar rachaduras).

Isolamento vibratório:

Adote um oscilador flutuante ou um sistema de amortiguação ativa para reduzir o efeito da vibração externa na precisão da impressão (por exemplo, a tecnologia de polimerização de fótons duplos requer isolamento de vibração a nível submicrônico).

Controle de limpeza:

Operar em ambientes ultra-limpos para evitar que a poeira contamina as microestruturas (por exemplo, a fabricação de dispositivos semicondutores requer um nível de limpeza de Classe 100).

Sistemas de software: o "cérebro inteligente" projetado pelo micronano

O sistema de software permite processamento de modelos 3D, planejamento de percursos de impressão e monitoramento de processos:

Software de modelagem:

Suporta a importação de formatos CAD, STL, etc. e o processamento de cortes (por exemplo, a descomposição de modelos 3D em cortes bidimensionais com espessuras de até 5 μm por camada).

Algoritmo de planejamento do caminho:

Otimize o percurso de impressão para reduzir a estrutura de suporte e aumentar a eficiência (por exemplo, um algoritmo de corte inteligente de precisão móvel pode gerar parâmetros de impressão melhores automaticamente).

Monitoramento e feedback do processo:

Monitore o estado da impressão em tempo real (por exemplo, progresso da fotocuração, fornecimento de material) e ajuste de parâmetros através de feedback de sensores (por exemplo, o sistema CERES controla a precisão estrutural 3D através de mesas de deslocamento e movimentos da ponta da agulha).

Apoio ao pós-processamento:

Fornecer orientação sobre o processo de pós-tratamento, como a remoção da estrutura de suporte, o polimento da superfície, etc. (por exemplo, a superfície hidrofílica deve ser formada por revestimento após a impressão do chip de microfluido).