Système d'impression 3D Micro - nanoC'est un dispositif avancé de fabrication Additive capable de réaliser la fabrication de structures tridimensionnelles de haute précision à l'échelle micrométrique et même nanométrique, qui est largement utilisé dans la recherche de pointe et la fabrication de pointe dans les domaines de la microélectronique, de la photonique, de la biomédecine, des systèmes microélectromécaniques (MEMS), des métamatériaux et des nanodispositifs. Le système repousse les limites des techniques d'usinage traditionnelles en termes de structures complexes, de petites dimensions et de diversité des matériaux, permettant une fabrication de précision « Bottom - up».

Il se compose généralement d'une plate - forme optique de haute stabilité, d'un système de contrôle de mouvement de précision tel qu'une table de déplacement en céramique piézoélectrique, d'une source de lumière laser, d'un module de surveillance d'imagerie en temps réel et d'un logiciel de contrôle dédié. L'utilisateur peut importer via un modèle Cao, le système d'entraînement après traitement de tranche construit des microstructures 3D complexes point par point ou couche par couche, telles que des réseaux de microlentilles, des supports bioniques, des puces microfluidiques, des cristaux photoniques et des microrobots, entre autres.

　　Système d'impression 3D Micro - nanoMéthode d'utilisation:

I. modélisation numérique: du concept aux données 3D

Choix du logiciel de conception:

Utilisez un logiciel de Cao tel que SolidWorks, fusion 360 ou un scanner 3D pour obtenir des modèles numérisés. Assurez - vous que le modèle est étanche à l'eau (pas de trous) et structurellement raisonnable, afin d'éviter l'échec de l'impression en raison d'un excès de parties suspendues.

Exemple: lors de la conception d'une puce microfluidique, il est nécessaire de contrôler précisément la largeur du canal (par exemple, 50 μm) par rapport à l'espacement (par exemple, 50 μm) pour répondre aux besoins des expériences biologiques.

Conversion de format de fichier:

Exportez les modèles dans des formats communs tels que STL, obj, etc. pour un traitement facile par le logiciel de découpage. Pour une impression de haute précision, vous pouvez choisir un format qui prend en charge la précision au niveau submicronique (tel que STL binaire généré par un logiciel spécifique).

II. Traitement des tranches: décomposer les trois dimensions en deux dimensions

Paramètres du logiciel:

Utilisez un logiciel de découpage professionnel (par exemple cura, prusaslicer, Morgans Companion software) pour discrétiser les modèles en sections bidimensionnelles de centaines à dizaines de milliers de couches le long de l'axe Z.

Épaisseur de couche: le contrôle de la hauteur de chaque couche (par exemple, l'épaisseur de couche intermédiaire de la technologie pμsl peut être aussi faible que 5 μm) affecte directement la précision et la vitesse d'impression.

Densité de remplissage: ajustement selon la demande (par exemple 10% - 20% pour la structure normale, 100% pour les pièces solides).

Structure de support: le support est généré automatiquement pour la Partie suspendue (comme dans l'impression 3D Micro - nanométal, la structure suspendue à 90° n'a pas besoin de support, mais les modèles complexes nécessitent toujours un support auxiliaire de conception).

Générer un fichier gcode:

Le logiciel de découpe convertit les paramètres en Code d'instruction exécutable par l'appareil (gcode), contenant des informations clés telles que le chemin d'impression, les paramètres du matériau, etc.

Exemple: dans la technologie pμsl, gcode doit contrôler avec précision le temps d'exposition de la puce DMD par rapport au rapport de zoom de l'objectif de projection.

Préparation à l'impression: environnement et régulation des matériaux

Calibration de l'équipement:

Mise à niveau du lit chaud: utilisez du papier A4 pour tester l'espacement de la buse par rapport à la plate - forme et vous assurer que la première couche d'impression est fermement attachée (comme dans la technologie FDM, la hauteur de la buse doit être précise à 0,1 mm).

Étalonnage du chemin optique: pour les appareils pμsl ou TPP, il est nécessaire d'ajuster la position de mise au point laser ou l'alignement de la puce DMD, afin d'éviter un désalignement structurel dû au décalage du spot.

Chargement matériel:

Résine photosensible: verser dans un bain de résine pour assurer le niveau du liquide (dans la technologie pμsl, les fluctuations du niveau du liquide doivent être contrôlées à ± 10 μm).

Poudre métallique / fil: pour les équipements SLM ou FDM, la buse doit être préchauffée au point de fusion du matériau (par exemple, le pla est de 220 ℃, la poudre métallique doit être à une température plus élevée).

Exemple: le système d’impression 3D CERES micro - Nano - métal régule la pression de poussée d’une solution d’ions métalliques avec une précision < 1 mbar via un contrôleur de pression microfluidique.

Exécution de l'impression: construire des micro et Nano - mondes couche par couche

Lancer l'impression:

Importez le fichier gcode sur votre appareil et cliquez sur le bouton "Imprimer". L'appareil empile les matériaux couche par couche selon les données de tranche:

Technologie pμsl: la LED émet de la lumière ultraviolette, un masque dynamique est généré par la puce DMD, la résine liquide exposée est solidifiée et moulée.

Technologie TPP: le Laser femtoseconde est focalisé à l'intérieur du matériau photosensible, provoquant une polymérisation locale par absorption de deux photons pour une précision à l'échelle nanométrique (comme l'impression d'une structure de taille caractéristique de 5 µm).

Technologie FDM: les buses thermofusibles extrudent le matériau fondu par voie et le durcissent après refroidissement (idéal pour le prototypage rapide, mais avec moins de précision).

Surveillance des processus:

Feedback en temps réel: certains appareils sont équipés de caméras ou de capteurs qui surveillent l'état de l'impression (p. ex. écart d'épaisseur de couche, quantité de matériau restant).

Avertissement d'erreur: si une défaillance de la structure de support ou un matériau insuffisant est détecté, l'utilisateur est automatiquement mis en pause et invité à intervenir.

V. post - traitement: des pièces imprimées aux dispositifs fonctionnels

Nettoyage:

Modèle de photopolymérisation: la résine non durcie est rincée à l'alcool (par exemple, les puces microfluidiques imprimées par pμsl nécessitent l'élimination de la résine résiduelle dans le canal d'écoulement).

Pièces métalliques: le nettoyage par ultrasons élimine les structures de support ou les résidus de poudre (par exemple, les pièces métalliques imprimées par SLM nécessitent une passivation par décapage).

Durcissement / frittage:

Résine photodurcissable: l'irradiation secondaire de la lampe UV augmente la dureté (par exemple, les pièces transparentes imprimées DLP doivent être post - durcies pour réduire le jaunissement).

Poudre métallique: frittage à haute température pour améliorer la densification (par exemple, les pièces en alliage de titane imprimées par SLM nécessitent un traitement thermique supérieur à 1200 ℃).

Traitement de surface:

Polissage de ponçage: retirez les rides avec du papier abrasif ou des outils électriques (par exemple, les modèles pla peuvent être trempés avec du liquide de polissage pour améliorer la qualité de la surface).

Coloration / revêtement: peinture acrylique par pulvérisation ou revêtement chimique (par exemple, les micro - Nanostructures doivent être dorées pour améliorer la conductivité).