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 - nanoComposantes:

I. système optique: le « couteau gravé » de la réaction de photopolymérisation

Les systèmes optiques sont au cœur de l’impression micro et Nano 3D, permettant la solidification ou le dépôt de matériaux grâce à un contrôle de faisceau de haute précision:

Type de source lumineuse:

Source de lumière laser: Comme le Laser femtoseconde (pour la technologie de polymérisation à deux photons), qui excite l'absorption à deux photons du matériau par des impulsions ultra - courtes pour une précision nanométrique (par exemple, le système nanoscribe peut imprimer une taille caractéristique de 200 nm).

Sources lumineuses LED: telles que les UV - LED de précision de Morgan (405 nm), la technologie de microstéréolithographie par projection de surface (pμsl), la résine durcie par une exposition unique à travers un masque dynamique, combinant précision (10 μm) et efficacité (par exemple nanoarch) ® Le s140 prend en charge la taille de moulage maximale de 94mm × 52mm × 45mm).

Conception de chemin optique:

Type d'écriture directe laser: contrôle de la trajectoire de balayage du faisceau laser via un miroir vibrant ou une table de déplacement, permettant une Solidification point par point (par exemple, technologie de polymérisation à deux photons).

Type d'exposition par projection de face: avec un système de génération de masque numérique (par exemple, une puce DMD), le modèle 3D est décomposé en tranches bidimensionnelles, la couche entière de matériau est solidifiée en une seule fois par un faisceau de projection (par exemple, la technologie pμsl de précision de morkyard).

Focus et rétrécissement:

En combinaison avec des systèmes optiques d'imagerie microscopique (tels que des objectifs, des ensembles de lentilles), le faisceau est focalisé à la micro - Nano - échelle, contrôlant la zone de réaction de photopolymérisation (par exemple, dans la technologie de polymérisation à deux photons, le diamètre du foyer peut descendre en dessous de 100 nm).

II. Système de contrôle de mouvement: le "navigateur" de l'espace tridimensionnel

Le système de contrôle de mouvement permet un mouvement tridimensionnel de la tête ou de la plate - forme d'impression grâce à des guides de haute précision et à des moteurs:

Type de rail de guidage:

Guidage linéaire: fournit un mouvement linéaire triaxial X, y, Z, garantissant que la tête d'impression ou la plate - forme se déplace avec une précision de l'ordre du micron (comme le nanoarch de précision de Morgan) ® S130 précision de positionnement jusqu'à 1 μm).

Entraînement en céramique piézoélectrique: pour le contrôle de déplacement à l'échelle nanométrique (par exemple, le système d'impression 3D CERES micro - Nano - métal permet l'impression de structures métalliques à l'échelle submicronique en pilotant des sondes AFM en céramique piézoélectrique).

Contrôle moteur:

L'utilisation d'un servomoteur en boucle fermée ou d'un moteur pas à pas, combinée à la rétroaction du codeur, permet un contrôle de position de haute précision (par exemple, l'épaisseur de la couche d'impression peut être aussi faible que 5 μm).

Coordination synchrone:

Le système optique fonctionne en synchronisation avec le système de mouvement pour s'assurer que le chemin de balayage du faisceau correspond exactement à la position de solidification du matériau (comme dans la technologie de polymérisation à deux photons, la mise au point du laser doit être strictement synchronisée avec le chemin de déplacement de la tête d'impression).

Iii. Systèmes d'alimentation en matériaux: les « constructeurs» de micro et Nanostructures

Selon les besoins de la technologie d'impression, le système d'alimentation en matériaux fournit des résines photosensibles, des métaux, des céramiques et d'autres matériaux, et contrôle leur écoulement et leur durcissement:

Type de matériel:

Résine photosensible: pour les techniques de photopolymérisation (p. ex., pμsl, polymérisation biphotonique), il est nécessaire d'avoir une haute transparence et un faible retrait (p. ex., résine biocompatible de précision de Morgan).

Matériaux métalliques: pour le dépôt électrochimique ou le frittage laser (par exemple, le système CERES prend en charge plus de 30 matériaux métalliques tels que Cu, AG, PT, etc.).

Matériaux céramiques: réalisation de structures à haute résistance par frittage à haute température (telles que les pièces en céramique imprimées en micro et Nano 3D pour la technologie tridimensionnelle de plishen, utilisées pour les dispositifs médicaux après frittage à 1700 ℃).

Mode d'approvisionnement:

Alimentation liquide: transport de résines photosensibles ou de solutions de sels métalliques par des pompes ou des systèmes de contrôle de pression (par exemple, le système CERES distribue des solutions d’ions métalliques par la technologie microfluidique).

Alimentation en poudre: pour le frittage sélectif au laser (SLS) ou l'impression par pulvérisation 3D (3dp), avec liant ou fusion laser (par exemple, la technologie SLS utilise de la poudre de nylon).

Contrôle de la solidification:

Photopolymérisation: la réaction de polymérisation est initiée par la lumière ultraviolette ou par laser (comme dans la technologie pμsl, où la résine est irradiée par des LED UV pour la solidifier).

Durcissement thermique: la solidification du matériau est réalisée au moyen de plates - formes chauffantes ou de lumière infrarouge (par exemple, une partie de la technologie FDM utilise des matériaux polymères thermoplastiques).

Dépôt électrochimique: réduction des ions métalliques en métaux par des réactions électrolytiques (par exemple, le système CERES utilise des méthodes électrochimiques pour imprimer des structures métalliques à l'échelle submicronique).

Iv. Système de contrôle de l'environnement: micro - Nano - fabriqué "stabilisateur"

Le système de contrôle de l'environnement est contrôlé par des paramètres tels que la température, l'humidité, les vibrations, etc. pour assurer la stabilité du processus d'impression:

Contrôle de la température:

Cavité thermostatique: maintenir la température de l'environnement d'impression stable (par exemple, l'impression de résine photosensible doit éviter les variations de rétrécissement dues aux fluctuations de température).

Chauffage local: chauffer une zone spécifique pour favoriser la solidification ou la fusion du matériau (comme dans la technologie FDM, où la buse chauffe pour faire fondre le matériau thermoplastique).

Contrôle de l'humidité:

Empêcher l'hygroscopie des matériaux d'entraîner des changements de performance (par exemple, les matériaux céramiques doivent être imprimés dans un environnement sec pour éviter la fissuration).

Isolation par vibrations:

Utilisez une table d'isolation flottante ou un système d'atténuation active des vibrations pour réduire l'impact des vibrations externes sur la précision d'impression (par exemple, la technologie de polymérisation à deux photons nécessite une isolation par vibration à l'échelle submicronique).

Contrôle de la propreté:

Fonctionne dans un environnement Internet ultra - propre pour empêcher la poussière de contaminer les micro et Nanostructures (par exemple, la pureté de classe 100 est requise pour la fabrication de dispositifs semi - conducteurs).

V. systèmes logiciels: un « cerveau intelligent » micro - Nano - conçu

Le système logiciel permet le traitement des modèles 3D, la planification des chemins d'impression et la surveillance des processus:

Logiciel de modélisation:

Prend en charge l'importation de formats tels que CAD, STL et le traitement des tranches (comme la décomposition d'un modèle 3D en tranches 2D, chaque couche peut avoir une épaisseur aussi faible que 5 μm).

Algorithme de planification de chemin:

Optimisez le chemin d'impression pour réduire la structure de support et améliorer l'efficacité (par exemple, l'algorithme de découpe intelligent de précision de MOFA génère automatiquement des paramètres d'impression optimaux).

Suivi des processus et feedback:

L'état de l'impression est surveillé en temps réel (par exemple, la progression de la photopolymérisation, l'alimentation en matériaux) et les paramètres sont ajustés par rétroaction du capteur (par exemple, le système CERES contrôle la précision de la structure 3D via la table de déplacement et le mouvement de la pointe de l'aiguille).

Support post - traitement:

Fournir des conseils sur les processus de post - traitement tels que l'enlèvement de la structure de support, le polissage de surface, etc. (par exemple, une surface hydrophile doit être formée par un traitement de revêtement après l'impression de puce microfluidique).