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行业新知 | 一项控制光固化快速成型制备氧化铝零件打印精度的研究

行业新知 | 一项控制光固化快速成型制备氧化铝零件打印精度的研究

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2024-05-30 11:09
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【概要描述】本研究通过优化单体转化率、减少收缩和增宽、添加PEG-200和吸收剂,成功提高了陶瓷立体光刻中氧化铝部件的打印精度,并实现了50-200 μm孔的精确打印。

行业新知 | 一项控制光固化快速成型制备氧化铝零件打印精度的研究

【概要描述】本研究通过优化单体转化率、减少收缩和增宽、添加PEG-200和吸收剂,成功提高了陶瓷立体光刻中氧化铝部件的打印精度,并实现了50-200 μm孔的精确打印。

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行业新知

近日,中国科学院空间制造技术重点实验室Wenyan Duan的团队在《Journal of the European Ceramic Society》上发表题为A study on the control of the printing accuracy in alumina parts by ceramic stereolithography的研究论文。本研究通过优化单体转化率、减少收缩和增宽、添加PEG-200和吸收剂,成功提高了陶瓷立体光刻中氧化铝部件的打印精度,并实现了50-200 μm孔的精确打印。

原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0955221924003959
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研究内容

陶瓷光固化快速成型中的打印精度会因单体的光聚合引起的收缩和光散射引起的加宽而恶化。为了提高氧化铝制品的打印精度,进行了一系列减少收缩和展宽的实验。首先,定量研究了单体转化率、悬浮液收缩率和制品翘曲变形与能量密度的关系,通过优化控制了收缩率。此外,当在悬浮液中加入30wt%的PEG-200以释放累积的内应力时,翘曲问题得到有效解决。其次,观察到不同的能量密度下的边缘加宽,并通过添加吸收剂使其减少,之后,使用了一个自定义的参数Cd/We,建议在选择适当的处理参数和吸收剂含量的策略。在此基础上,成功地打印出直径为50-200 μm的孔。

△图1,光固化快速成型(CSL)中(a)收缩和(b)加宽现象的示意图。

△图2,制备(a)层和(b)长方体。

△图3,(a)转换,(B)体积收缩和(c)在不同的能量密度的方形片。

△图4 ,(a)线性收缩率和(B)在后续层上的使用不同能量密度下打印的长方体的翘曲高度。(c-d)在低能量剂量下打印的长方体分层。

△图5,(a)打印长方体的线性收缩率和(B)翘曲高度。

△图6,具有不同PEG-200含量的材料打印的(a)片材和(B)长方体的翘曲。

△图7,(a)体积收缩率、(B)线性收缩率和(c)不同PEG-200含量的长方体的翘曲高度。

△图8,Cd/We在不同能量密度和吸收剂含量下的变化。

△图9,打印的孔尺寸在50-200 μm之间。

研究结论

①为了控制收缩率和提高打印精度最好在第一层上调整为较高的能量密度,并在后续层上调整为适当的能量密度。
②在浆料中添加30wt%PEG-200可解决翘曲问题
③根据自定义的Cd/We参数,在打印精度和效率要求较高的零件时,添加少量的吸收剂(约0.01wt%)和调节能量密度是可取的。
总体而言,试验显示打印件的收缩率和翘曲度较低,孔的精度较高(50-200 μm)。

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