Micronano 3D-DrucksystemEs ist eine fortschrittliche additive Fertigungsanlage, die in der Lage ist, die hochpräzise dreidimensionale Strukturherstellung auf Mikron- und sogar Nanomaßstab zu erreichen, die weit verbreitet in Spitzenforschung und High-D-Fertigung wie Mikroelektronik, Photonik, Biomedizin, Mikroelektromechanische Systeme (MEMS), Supermaterialien und Nanogeräte verwendet wird. Das System überwindet die Grenzen der herkömmlichen Bearbeitungstechnik in Bezug auf komplexe Strukturen, kleine Größen und Materialvielfalt und ermöglicht eine Präzisionsfertigung von unten nach oben.
Es besteht in der Regel aus einer hochstabilen optischen Plattform, einem präzisen Bewegungssteuerungssystem wie einem piezoelektrischen Keramikschiebtisch, einer Laserlichtquelle, einem Echtzeit-Bildüberwachungsmodul und spezieller Steuerungssoftware. Der Anwender kann durch CAD-Modelle importiert werden, um nach der Schnittbearbeitung ein Antriebssystem für Punkt oder Schicht für Schicht komplexe dreidimensionale Mikrostrukturen wie Mikrolinsenarrays, Bionic Brackets, Microfluidics-Chips, Photonenkristalle und Mikroroboter zu bauen.
Micronano 3D-DrucksystemVerwendung:
Digitale Modellierung: Von Konzepten bis hin zu 3D-Daten
Entwurfssoftwareauswahl:
Verwenden Sie CAD-Software wie SolidWorks, Fusion 360 oder einen 3D-Scanner, um digitale Modelle zu erhalten. Sicherstellen Sie, dass das Modell wasserdicht ist (ohne Verwundbarkeit) und korrekt aufgebaut ist, um zu vermeiden, dass zu viele aufgehängte Teile zu Druckfehlern führen.
Beispielsweise: Bei der Konstruktion eines Microfluidics-Chips müssen die Straßenbreite (z. B. 50 μm) und der Abstand (z. B. 50 μm) genau gesteuert werden, um den Anforderungen biologischer Experimente gerecht zu werden.
Konvertierung von Dateiformaten:
Exportieren Sie das Modell in gängige Formate wie STL, OBJ und andere, um die Bearbeitung der Schnittsoftware zu erleichtern. Für den Druck mit hoher Genauigkeit können Formate ausgewählt werden, die Submikrometer-Genauigkeit unterstützen (z. B. ein binäres STL, das von einer bestimmten Software generiert wird).
2. Schnittbearbeitung: 3D in 2D zerteilen
Parametereinstellungen der Software:
Verwenden Sie professionelle Schneidsoftware wie Cura, PrusaSlicer oder die Zubehörsoftware für Molecular Quadratics, um das Modell entlang der Z-Achse in Millionen bis Zehntausende von 2D-Schnittschichten zu verteilen.
Schichtdicke: Steuern Sie die Höhe jeder Schicht (z. B. die mittlere Schichtdicke mit der PμSL-Technologie kann bis zu 5 μm niedrig sein), was die Druckgenauigkeit und -geschwindigkeit direkt beeinflusst.
Fülldichte: je nach Bedarf angepasst (z. B. 10% -20% für normale Strukturen, 100% für feste Teile).
Unterstützungsstruktur: Automatische Stützung des aufgehängten Teils (z. B. beim Mikronanometall-3D-Druck benötigt eine 90°-Aufhängungsstruktur keine Stützung, aber komplexe Modelle benötigen immer noch eine konstruktive Unterstützung).
Erstellen einer GCode-Datei:
Die Schnittsoftware konvertiert die Parameter in einen ausführbaren Befehlscode (GCode), der wichtige Informationen wie Druckpfade, Materialparameter enthält.
Beispiel: Bei der PμSL-Technologie muss der GCode die Belichtungsreihenfolge des DMD-Chips genau steuern und das Skalierungsverhältnis des Projektionsobjektivs.
Druckvorbereitung: Umwelt- und Materialregelung
Ausrüstungskalibrierung:
Heißbettausgleich: Testen Sie den Abstand zwischen der Düse und der Plattform mit A4-Papier, um sicherzustellen, dass die erste Druckschicht fest befestigt ist (z. B. in der FDM-Technologie muss die Düsenhöhe bis zu 0,1 mm genau sein).
Optische Straßenkalibrierung: Bei PμSL- oder TPP-Geräten müssen die Laserfokusstellung oder die DMD-Chip-Ausrichtung angepasst werden, um zu vermeiden, dass optische Flecken zu strukturellen Fehlern führen.
Materialbeladung:
Lichtempfindliches Harz: Füllen Sie das Harz in den Tank, um sicherzustellen, dass die Flüssigkeitsfläche flach ist (bei der PμSL-Technologie müssen Flüssigkeitsflächenschwankungen innerhalb von ± 10 μm kontrolliert werden).
Metallpulver / Draht: Für SLM- oder FDM-Geräte muss die Düse auf den Schmelzpunkt des Materials vorgeheizt werden (z. B. PLA ist 220 ° C, Metallpulver benötigt eine höhere Temperatur).
Beispiel: Das CERES-Mikronanometall-3D-Drucksystem regelt den Druck der Metall-Ionen-Lösung mit einer Genauigkeit von <1 mbar über einen Mikrofluiddruckregler.
4. Druckausführung: Aufbau der Mikro-Nano-Welt Schicht für Schicht
Drucken starten:
Importieren Sie die GCode-Datei in Ihr Gerät und klicken Sie auf die Schaltfläche Drucken. Geräte stapeln Material nach Schnittdaten:
PμSL-Technologie: LED emittiert UV-Licht, erzeugt dynamische Masken durch DMD-Chips, die durch Exposition flüssiges Harz ausgehärtet werden.
TPP-Technologie: Der Phytosekundenlaser fokussiert sich auf das Innere des lichtempfindlichen Materials und löst die lokale Aggregation durch Doppelphotonenabsorption aus, um eine Genauigkeit auf Nanoskale zu erreichen (z. B. Drucken von Strukturen mit einer charakteristischen Größe von 5 μm).
FDM-Technologie: Die Schmelzdüse extrudiert das Schmelzmaterial nach dem Pfad und härtet nach Abkühlung (geeignet für die schnelle Prototypierung, aber mit geringerer Genauigkeit).
Prozessüberwachung:
Echtzeit-Feedback: Einige Geräte sind mit Kameras oder Sensoren ausgestattet, die den Druckzustand überwachen (z. B. Schichtdickenabweichungen, Materialrückstände).
Fehlerwarnung: Wenn eine Stützstruktur fehlt oder ein Mangel an Material festgestellt wird, wird der Benutzer automatisch pausiert und aufgefordert, einzugreifen.
Nachbearbeitung: Vom Druckstück bis zum Funktionsgerät
Reinigung:
Lichthärtungsmodell: Spülen des ungehärteten Harzes mit Alkohol (z. B. Mikrofluide-Chips mit PμSL-Druck müssen das Restharz aus dem Flussweg entfernen).
Metallteile: Ultraschallreinigung entfernt Stützstrukturen oder Pulverbestände (z. B. Metallteile mit SLM-Druck müssen gesäuert und passiviert werden).
Aushärten/Sintern:
Lichtgehärtetes Harz: Sekundäre Bestrahlung durch UV-Licht erhöht die Härte (z. B. transparente Teile im DLP-Druck müssen nach der Härtung gehärtet werden, um die Gelbveränderung zu reduzieren).
Metallpulver: Hochtemperatursinter erhöht die Dichte (z. B. SLM-gedruckte Titanlegierungsteile benötigen eine Wärmebehandlung von über 1200 ° C).
Oberflächenbehandlung:
Schleifen und Polieren: Schichten mit Schleifpapier oder Elektrowerkzeug entfernen (z. B. PLA-Modelle können mit Polierflüssigkeit eingetaucht werden, um die Oberflächengüte zu verbessern).
Färbung / Beschichtung: Sprühen Sie Acrylpigmente oder chemische Beschichtungen (z. B. Mikronanostrukturen müssen vergoldet werden, um die Leitfähigkeit zu verbessern).